Cientistas propõem estratégia de projeto teórico para multiferróicos metal-orgânicos à temperatura ambiente
Ilustração esquemática do projeto de materiais multiferróicos bidimensionais à temperatura ambiente por meio de acoplamento de spin d-p e heterociclos hexagonais que quebram a simetria. Crédito:Li Xiangyang Um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Li Xiangyang dos Institutos Hefei de Ciências Físicas da Academia Chinesa de Ciências previu teoricamente uma série de materiais multiferróicos que podem ser aplicados em ambientes de temperatura ambiente, utilizando o acoplamento de spin d-p combinado com simetria central. -quebra de heterociclos orgânicos em estruturas metal-orgânicas bidimensionais (2D) baseadas em Cr.
Os resultados são publicados em Nano Letters .
Os materiais multiferróicos, caracterizados pela coexistência de duas ou três ordens ferroicas, surgiram como uma plataforma de pesquisa chave, impulsionando avanços no armazenamento de informações, tecnologias de detecção, eletrônica e conversão de energia. O advento dos materiais 2D revitalizou o campo dos multiferróicos, prometendo funcionalidades mais finas, eficientes e versáteis. No entanto, apesar do progresso significativo no campo, o número de multiferróicos 2D com magnetismo à temperatura ambiente ainda é notavelmente baixo.
Para superar esse desafio, os pesquisadores propuseram uma nova abordagem para obter multiferróicos 2D à temperatura ambiente em estruturas metal-orgânicas (MOFs) 2D, explorando o acoplamento de spin dp em combinação com ligantes heterocíclicos de seis membros que quebram a simetria central.
Usando este método, eles investigaram 128 MOFs 2D diferentes e descobriram três materiais multiferróicos exclusivos:Cr(1,2-oxazina)2 , Cr(1,2,4-triazina)2 e Cr(1,2,3,4-trazina)2 . Todos esses materiais exibem ferrimagnetismo e ferro/antiferroeletricidade à temperatura ambiente. Acredita-se que a ordem ferrimagnética da temperatura ambiente surja do forte acoplamento de spin direto dp entre cátions Cr e ânions ligantes.
Especificamente, Cr(1,2-oxazina)2 exibe propriedades ferroelétricas, enquanto os dois últimos exibem propriedades antiferroelétricas. Impressionantemente, cada um desses materiais possui barreiras adequadas para comutação de polarização.
"Nosso estudo fornece uma plataforma promissora para o projeto de materiais multiferróicos 2D à temperatura ambiente", disse o Prof.
