Avanços na transição de fase topológica em redes organometálicas

A tautomerização lactam-lactim induz transição de fase topológica. Crédito:Li et al.

Um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Li Xingxing da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Chinês (CAS) fez um controle topológico reversível em redes organometálicas 2D obtidas por meio de tautomerização. O trabalho deles foi publicado em Advanced Functional Materials .

Materiais topológicos têm ganhado interesse na física da matéria condensada devido aos seus estados de superfície topologicamente protegidos que permitem o transporte de elétrons sem dissipação. No entanto, a maioria dos materiais topológicos atuais exibem um único tipo de topologia de banda, com realização simultânea de múltiplas propriedades topológicas dentro do mesmo material, urgentemente necessárias para aumentar a funcionalidade. Atualmente, alguns métodos físicos foram desenvolvidos em certos sistemas, enquanto os métodos químicos são significativamente restritos e irreversíveis.

No trabalho anterior do grupo, a transição reversível da ordem de spin foi alcançada em redes organometálicas através da tautomerização lactama-lactim. Com base neste resultado, o grupo estendeu o método para estruturas organometálicas e introduziu módulos de tautomerização em ligantes orgânicos de isolante topológico orgânico (OTI).

A tautomerização desencadeou então uma transição de fase magnética que alterou a estrutura da banda eletrônica das redes organometálicas 2D, que consequentemente produziu uma transição de fase topológica reversível controlável alterando o número de Chern.

Os pesquisadores empregaram derivados de 2,2'-bitiazol como ligantes orgânicos planares. Combinado com átomos de Co tricoordenados, um material topológico 2D é projetado, com sua viabilidade ilustrada teoricamente em simulações. Após a tautomerização, esta rede organometálica sofreu uma mudança de um meio metal ferrimagnético com uma lacuna local tendo um número de Chern de +1 para um isolador de Chern ferromagnético possuindo um número de Chern de -1, com a direção de polarização de spin dos portadores de carga no a rede também foi invertida.

Este estudo contribui para os esforços para permitir o transporte de elétrons sem dissipação e oferece aplicações promissoras em spintrônica e computação quântica.

Mais informações: Junyao Li et al, Tautomerização faz transição de fase topológica em redes organometálicas 2D, Materiais Funcionais Avançados (2024). DOI:10.1002/adfm.202400610
Informações do diário: Materiais Funcionais Avançados

Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China

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