Un groupe de recherche dirigé par le professeur Li Xingxing de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise du chinois (CAS) a réalisé un contrôle topologique réversible dans des réseaux organométalliques 2D obtenu par tautomérisation. Leurs travaux ont été publiés dans Advanced Functional Materials. .

Les matériaux topologiques suscitent de plus en plus d'intérêt dans la physique de la matière condensée en raison de leurs états de surface topologiquement protégés qui permettent un transport d'électrons sans dissipation. Cependant, la plupart des matériaux topologiques actuels présentent un seul type de topologie de bande, avec la réalisation simultanée de plusieurs propriétés topologiques au sein du même matériau, nécessaires de toute urgence pour améliorer la fonctionnalité. À l'heure actuelle, quelques méthodes physiques ont été développées dans certains systèmes, tandis que les méthodes chimiques sont considérablement restreintes et irréversibles.

Dans les travaux antérieurs du groupe, une transition réversible de l’ordre de spin a été obtenue dans des réseaux organométalliques grâce à la tautomérisation lactame-lactime. Sur la base de ce résultat, le groupe a étendu la méthode aux structures organométalliques et a introduit des modules de tautomérisation dans les lieurs organiques des isolants topologiques organiques (OTI).

La tautomérisation a ensuite déclenché une transition de phase magnétique qui a modifié la structure de bande électronique des réseaux organométalliques 2D, ce qui a par conséquent produit une transition de phase topologique réversible et contrôlable en modifiant le nombre de Chern.

Les chercheurs ont utilisé des dérivés du 2,2′-bithiazole comme agents de liaison organiques planaires. Combiné avec des atomes de Co tricoordonnés, un matériau topologique 2D est conçu, dont la faisabilité est théoriquement illustrée par des simulations. Après la tautomérisation, ce réseau organométallique a subi un changement d'un demi-métal ferrimagnétique avec un espace local ayant un nombre de Chern de +1 à un isolant de Chern ferromagnétique possédant un nombre de Chern de -1, avec la direction de polarisation de spin des porteurs de charge dans le le treillis a également été inversé.

Cette étude contribue aux efforts visant à permettre le transport d'électrons sans dissipation et offre des applications prometteuses en spintronique et en calcul quantique.

Plus d'informations : Junyao Li et al, La tautomérisation effectue une transition de phase topologique dans les réseaux organométalliques 2D, Matériaux fonctionnels avancés (2024). DOI :10.1002/adfm.202400610

Informations sur le journal : Matériaux fonctionnels avancés

Fourni par l'Université des sciences et technologies de Chine