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En un artículo reciente publicado en Boletín de ciencia , los investigadores desarrollaron una estrategia eficaz de intercalación de cationes orgánicos para manipular el acoplamiento entre capas de materiales en capas, y obtener una clase de cristales híbridos orgánicos-inorgánicos con propiedades topológicas personalizadas y superconductividades mejoradas.
La reducción de la dimensionalidad es una vía directa para manipular el acoplamiento entre capas de materiales en capas para inducir propiedades exóticas. Por ejemplo, WTe 2 , que es un semimetal Weyl no superconductor a granel, podría albergar el efecto Hall de giro cuántico con una temperatura de transición superconductora Tc ~ 0,82 K cuando el espesor se reduce a monocapa. Sin embargo, reducir la dimensionalidad requiere un crecimiento o exfoliación complejos y las muestras de monocapa son a menudo inestables en condiciones ambientales. Por lo tanto, es muy deseable desarrollar un método eficaz y sencillo para manipular el acoplamiento entre capas para lograr propiedades personalizadas.
Recientemente, Los investigadores dirigidos por Shuyun Zhou y Pu Yu de la Universidad de Tsinghua desarrollaron conjuntamente una estrategia de intercalación de cationes orgánicos para materiales en capas. Parten de Weyl semimetals MoTe 2 y WTe 2 , y las muestras intercaladas exhiben propiedades topológicas personalizadas, superconductividades mejoradas y buenas estabilidades de muestra. El MoTe intercalado 2 muestra Tc de 7.0 K en comparación con Tc de 0.25 K en su contraparte a granel, y es comparable a las escamas monocapa. Más importante, el WTe intercalado 2 muestra una Tc mejorada de 2,3 K, que es 2.8 veces de Tc ~ 0.82 K en la muestra de monocapa, sugiriendo que el método de intercalación es muy eficaz para impulsar la superconductividad. Tal manipulación tanto de la topología de banda como de la superconductividad en MoTe intercalado 2 y WTe 2 proporciona una plataforma prometedora para realizar la superconductividad topológica y el modo cero de Majorana.
El impacto de la metodología de intercalación desarrollada en este trabajo en la ingeniería futura de otros materiales estratificados también es de gran alcance. Como destacó Xianfeng Duan de UCLA en News &Views publicado en el mismo número, "El enfoque de intercalación molecular ofrece una estrategia versátil para adaptar la dimensionalidad y la naturaleza topológica de los cristales en capas, y define una clase completamente nueva de estructuras de superredes orgánicas-inorgánicas para diseñar elaboradamente los estados electrónicos y la topología de estructuras de bandas complejas para permitir propiedades y dispositivos exóticos ".
(a) Ilustración esquemática de la estrategia de control del acoplamiento entre capas a través de la intercalación de cationes orgánicos b? Ilustración esquemática de la aparición de aislantes topológicos débiles superconductores a partir del fermión Weyl tipo II? c? Comparación directa de los resultados de XRD para el espaciado entre capas aumentada de 6,9 Å a 11,3 Å.? D? Las mediciones de resistencia de la hoja dependientes de la temperatura muestran Tc =7,0 K de muestra intercalada. Crédito:© Science China Press
