控制磁/拓?fù)浣^緣體異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面的相互作用，是一個具有基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)意義的突出挑戰(zhàn)。由加泰羅尼亞語納米科學(xué)與納米技術(shù)研究所（ICNN）原子操縱和光譜小組和納米器件物理與工程小組領(lǐng)導(dǎo)的一項研究，與超分子納米化學(xué)和材料小組、CFM-San Sebasián、蘇黎世理工大學(xué)、ISM-Triust和ALBA同步加速器合作研究表明：金屬-有機(jī)分子配體可以用于定制這些界面的屬性。

其研究成果發(fā)表在《ACS Nano》期刊上，拓?fù)浣^緣體(TI)是一種材料，它在內(nèi)部起到絕緣體的作用，但其表面含有奇異的導(dǎo)電態(tài)，因此只允許電子在材料的表面流動。這些表面電子最奇特的特性是，它們的自旋被鎖定在運(yùn)動方向上，因此可以被電流操縱。拓?fù)浣^緣體與磁性材料的接口可以引起電流誘導(dǎo)自旋，即電荷相互轉(zhuǎn)換和無耗散自旋電流的出現(xiàn)等現(xiàn)象。

這可以在新型自旋電子器件、計量學(xué)或基于電子-自旋的量子信息應(yīng)用中得到利用。然而，將拓?fù)浣^緣體和磁性材料結(jié)合成所謂的異質(zhì)結(jié)構(gòu)是一個復(fù)雜過程，通常會阻止對上述特殊現(xiàn)象的控制。特別是，當(dāng)拓?fù)浣^緣體與金屬鐵磁體直接連接時，兩種材料之間的強(qiáng)相互作用，會導(dǎo)致磁性能的損失或拓?fù)浔砻鎽B(tài)的抑制等不良效應(yīng)。相比之下，金屬-有機(jī)分子，即含有(磁性)金屬離子的有機(jī)分子：

已經(jīng)被認(rèn)為是開發(fā)磁性/鈦異質(zhì)結(jié)構(gòu)的候選分子。在這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，界面相互作用由有機(jī)配體來調(diào)節(jié)。這正是加泰羅尼亞語納米科學(xué)與納米技術(shù)研究所研究人員與CFM-San Sebasián、蘇黎世理工大學(xué)、的里雅斯特ISM和Alba Synchrotron合作證明的。由ICREA原子操縱和光譜小組組長Aitor Mugarza教授和納米設(shè)備物理和工程小組組長Sergio O.Valenzuela教授領(lǐng)導(dǎo)。

還得到了ICREA教授Daniel Maspoch的合作，他是超分子納米化學(xué)和材料小組的領(lǐng)導(dǎo)人，該小組已經(jīng)合成了金屬-有機(jī)分子。第一作者是前加泰羅尼亞語納米科學(xué)與納米技術(shù)研究所博士生馬克·G·庫克薩特(Marc G.Cuxart)。在這項研究中首次表明，通過選擇合適的有機(jī)配體，可以在不猝滅分子自旋和拓?fù)浣^緣體的拓?fù)浔砻鎽B(tài)情況下，調(diào)節(jié)界面相互作用。

特別是發(fā)現(xiàn)，吸附在Bi2Te3(拓?fù)浣^緣體)上的CoTBrPP和CoPC單分子膜(金屬-有機(jī)分子)形成了堅固的界面，其中電子相互作用可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，而不會強(qiáng)烈干擾每個組分的固有屬性。其研究結(jié)果得到了結(jié)構(gòu)、電子和磁性信息的支持，這些信息來自專業(yè)技術(shù)(STM、ARPES、XMCD和DFT)的組合。

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博科園｜研究/來自：加泰羅尼亞語納米科學(xué)與納米技術(shù)研究所

研究發(fā)表期刊《ACS Nano》

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