Un grupo de investigación dirigido por el Prof. Li Xingxing de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia China de China (CAS) realizó un control topológico reversible en redes organometálicas 2D logradas mediante tautomerización. Su trabajo fue publicado en Advanced Functional Materials .
Los materiales topológicos han ido ganando interés en la física de la materia condensada debido a sus estados superficiales topológicamente protegidos que permiten el transporte de electrones sin disipación. Sin embargo, la mayoría de los materiales topológicos actuales exhiben un único tipo de topología de banda, y se necesita con urgencia la realización simultánea de múltiples propiedades topológicas dentro del mismo material para aumentar la funcionalidad. Actualmente, se han desarrollado un par de métodos físicos en ciertos sistemas, mientras que los métodos químicos están significativamente restringidos e irreversibles.
En el trabajo anterior del grupo, se logró una transición reversible del orden de espín en redes organometálicas mediante la tautomerización lactama-lactim. Basándose en este resultado, el grupo amplió el método a estructuras organometálicas e introdujo módulos de tautomerización en conectores orgánicos de aislantes topológicos orgánicos (OTI).
Luego, la tautomerización desencadenó una transición de fase magnética que cambió la estructura de banda electrónica de las redes organometálicas 2D, lo que en consecuencia produjo una transición de fase topológica reversible controlable al cambiar el número de Chern.
Los investigadores emplearon derivados de 2,2′-bitiazol como conectores orgánicos planos. Combinado con átomos de Co tricoordinados, se diseña un material topológico 2D, cuya viabilidad se ilustra teóricamente en simulaciones. Después de la tautomerización, esta red organometálica experimentó un cambio de un medio metal ferrimagnético con un espacio local que tenía un número de Chern de +1 a un aislante de Chern ferromagnético que poseía un número de Chern de -1, con la dirección de polarización de espín de los portadores de carga en el el entramado también se invirtió.
Este estudio contribuye a los esfuerzos para permitir el transporte de electrones sin disipación y ofrece aplicaciones prometedoras en espintrónica y computación cuántica.
Más información: Junyao Li et al, La tautomerización realiza una transición de fase topológica en redes organometálicas 2D, materiales funcionales avanzados (2024). DOI:10.1002/adfm.202400610
Información de la revista: Materiales funcionales avanzados
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China
