El efecto R-D es un fenómeno de división de espín espontáneo causado por el acoplamiento de espín-órbita en un entorno de ruptura de simetría de inversión espacial. El efecto no requiere que el material sea inherentemente magnético y, por lo tanto, evita el problema de que la temperatura Curie de los materiales magnéticos de baja dimensión suele estar muy por debajo de la temperatura ambiente.

Los semiconductores con una gran división de espín R-D son prometedores para la fabricación de dispositivos espintrónicos controlados por campos eléctricos. Sin embargo, los semiconductores 2D R-D de los que se informa actualmente son principalmente materiales inorgánicos y de cantidad limitada. Además, aún no se han explorado los factores potenciales que afectan la división del espín y los métodos generales para realizar una gran división del espín.

En los últimos años, la comunidad académica ha comenzado a centrarse en las estructuras organometálicas quirales (CMOF) quirales 2D. Los CMOF bidimensionales son una subclase importante de la familia MOF y han recibido amplia atención en catálisis asimétrica y aplicaciones enantioselectivas. Dado que una de las condiciones básicas para el surgimiento de la división de espín R-D es la ruptura de la simetría de inversión espacial, los CMOF que carecen de inversión y simetría especular resultan ser una plataforma de diseño natural. Las preguntas que debían abordar los investigadores en este estudio eran si se podía lograr una división significativa del espín R-D en CMOF 2D, cómo se podía lograr y la correlación entre la quiralidad y los efectos R-D.

Los investigadores construyeron una serie de materiales CMOF utilizando ligandos inorgánicos (-I, -Br, -Cl, -F, -CN, -H) átomos de metales pesados ​​coordinados (Sr-Sn, Ba-Pb) como nodos, y un ligando quiral, un derivado de 4,4'-bipiridina, como conector. Con base en cálculos de primeros principios, se obtuvo teóricamente una serie de semiconductores R-D bidimensionales con una gran división de espín y grandes constantes de acoplamiento R-D en la banda de valencia mediante una estrategia de detección de tres pasos.

Curiosamente, la textura del espín en la banda de valencia se podía sintonizar cambiando la quiralidad de la columna vertebral organometálica. Finalmente, los investigadores identificaron cinco elementos clave para obtener una gran división de espín R-D en COMF 2D:(i) quiralidad, (ii) gran acoplamiento espín-órbita, (iii) banda prohibida estrecha, (iv) bandas de valencia y conducción que tienen la misma simetría. en el punto Г, y (v) campo de ligando fuerte.

El estudio revela los factores subyacentes que controlan la división de espín de I+D, lo que puede beneficiar el desarrollo futuro de semiconductores de I+D 2D con división de espín gigante.

Más información: Shanshan Liu et al, Obtención de división por espín gigante de Rashba-Dresselhaus en estructuras metálicas-orgánicas quirales bidimensionales, Ciencia química (2024). DOI:10.1039/D3SC06636C

Información de la revista: Ciencias químicas

Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China