Ordem ferromagnética de longo alcance à temperatura ambiente realizada em uma monocamada molecular confinada
Célula em favo de mel de um Co(Cp) confinado2 monocamada. um , Imagem STM de corrente constante de um Co(Cp)2 monocamada em um SnS2 superfície a 78 K (V = 3,0 V e I = 20 pA). b , Imagem ampliada da caixa tracejada em a . c , Imagem STM de corrente constante de SnS2 a 78 K (V = −1,0 V e I = 5 pA). d , Co (Cp) intercamadas2 configuração de monocamada simulada usando um cálculo teórico. Crédito:Física da Natureza (2024). DOI:10.1038/s41567-023-02312-z Como podemos manipular a interação de troca intermolecular para obter ordenação de spin de longo alcance? A resposta a esta questão é de grande importância na compreensão e modulação do comportamento magnético em escala microscópica e no desenvolvimento de novos materiais e dispositivos magnéticos macroscópicos.
No entanto, a temperatura e o ambiente desempenham um papel decisivo no comportamento magnético molecular e na ordenação do spin. Em altas temperaturas, a elevação térmica perturba a ordem do spin e desativa as interações de troca intermolecular.
De acordo com a previsão da teoria de Mermin-Wagner, não existe ordenação magnética espontânea de longo alcance em sistemas bidimensionais. Portanto, a realização de materiais moleculares ferromagnéticos bidimensionais à temperatura ambiente ainda continua sendo um desafio neste campo. Se for resolvido, será vital não apenas para uma compreensão fundamental da natureza do magnetismo, mas também para abrir novos caminhos em direção a uma nova plataforma de material magnético.
Para resolver esta questão, um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Wu Changzheng do Laboratório Principal de Precisão e Química Inteligente da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) construiu ordem ferromagnética de longo alcance à temperatura ambiente e fabricou uma monocamada molecular de cobaltoceno tipo favo de mel (Co(Cp)2 ), uma forma simplificada de Co(C5 H5 )2 ) em um espaço confinado entre camadas de van der Waals.
Os pesquisadores desenvolveram a interação de supertroca vibrônica entre Co(Cp)2 moléculas e átomos de S com base na transferência dinâmica de carga no orgânico-inorgânico (Co(Cp)2 /SnS2 ) interface superrede, e realizaram uma ordem ferromagnética de longo alcance entre moléculas orgânicas, a partir da qual obtiveram as camadas moleculares ferromagnéticas bidimensionais em alta temperatura de transição (> 400 K) e grande magnetização de saturação (4 emu.g
-1
) em um campo fraco.
Os pesquisadores também conseguiram caracterizar a orientação do indivíduo Co(Cp)2 moléculas confinadas entre SnS2 camadas e montagem estrutural de uma molécula de monocamada semelhante a um favo de mel por microscopia de varredura por sonda acoplada a microscopia de varredura por tunelamento e microscopia de força atômica.
As nuvens de elétrons do vizinho Co(Cp)2 moléculas se fundiram entre si para formar elétrons deslocalizados, que meditaram as interações de troca de spin entre Co (Cp)2 moléculas.
Os resultados da pesquisa foram publicados na Nature Physics.
Este trabalho realiza uma nova estrutura de sólidos magnéticos modulando a ordem de spin molecular, que deverá fornecer melhores soluções para aplicações como eletrônica, armazenamento de informações e computação quântica.
Mais informações: Yuhua Liu et al, Ordem ferromagnética de longo alcance à temperatura ambiente em uma monocamada molecular confinada, Nature Physics (2024). DOI:10.1038/s41567-023-02312-z Informações do diário: Física da Natureza
Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China
