我系楊金龍院士團隊李星星課題組在調控有機(ji)拓(tuo)(tuo)撲材(cai)料(liao)拓(tuo)(tuo)撲相變方面(mian)取得重(zhong)要進展(zhan)：通(tong)過在二(er)維有機(ji)拓(tuo)(tuo)撲材(cai)料(liao)中(zhong)的有機(ji)配體上發(fa)生互變異構反(fan)應來誘導體系產生拓(tuo)(tuo)撲相變。相關成(cheng)果(guo)以“Tautomerization Makes Topological Phase Transition in Two-Dimensional Organometallic Lattices”為題發表于國際知名期刊(kan)Advanced Functional Materials上。
導讀(du)：
拓(tuo)撲(pu)材(cai)料具有拓(tuo)撲(pu)保(bao)護的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)態，能(neng)夠實現(xian)(xian)無耗(hao)散(san)的(de)(de)(de)(de)(de)電子輸運，在(zai)(zai)凝聚態物理(li)領域引(yin)起了(le)(le)廣(guang)泛(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)關注。目前絕大多(duo)數拓(tuo)撲(pu)材(cai)料僅表現(xian)(xian)出單一的(de)(de)(de)(de)(de)拓(tuo)撲(pu)性(xing)(xing)質，為(wei)了(le)(le)增強他們的(de)(de)(de)(de)(de)功能(neng)性(xing)(xing)，在(zai)(zai)同(tong)一種材(cai)料中(zhong)同(tong)時實現(xian)(xian)多(duo)種拓(tuo)撲(pu)性(xing)(xing)質，例如通(tong)過(guo)誘導拓(tuo)撲(pu)相(xiang)變，是(shi)迫切(qie)需要的(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)這(zhe)方(fang)面(mian)，研究者們已經(jing)開發了(le)(le)適用于(yu)特定體系的(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)種物理(li)手段，包括(kuo)磁場、電場和光場等。然(ran)而，化學調控拓(tuo)撲(pu)相(xiang)變的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法卻(que)非常(chang)有限且都是(shi)不可逆的(de)(de)(de)(de)(de)。之前，該團隊通(tong)過(guo)在(zai)(zai)金屬有機晶(jing)格中(zhong)引(yin)入互變異構反應來(lai)產生可逆的(de)(de)(de)(de)(de)自旋序轉變【Nano Lett. 2023, 23, 19, 9126–9132】。基于此，這項工作進一步將該方(fang)法應用到(dao)有機拓撲材料(liao)中，以(yi)誘導實現可(ke)控(kong)的拓撲相變。在原理上，通過(guo)在有機連接體(ti)上發生內酰胺-內酰亞胺互變異構(gou)反(fan)應，可以引發磁轉變，并改變體系的能帶(dai)結構(gou)。這種(zhong)能帶(dai)結構(gou)的變化進而引起體系Chern數的(de)變化(hua)，導致拓撲相變的(de)發生。
圖(tu)1. 內酰(xian)胺-內酰亞胺互變異(yi)構(gou)反應誘導二(er)維有機拓(tuo)撲(pu)材料發生拓(tuo)撲(pu)相(xiang)變的示意圖。
研究人(ren)員以鈷(gu)為節點，2,2'-聯(lian)噻唑衍生(sheng)物為有(you)機連接體，理論(lun)設(she)計了(le)一(yi)種二維有(you)機拓(tuo)撲材料并驗證了(le)化學異構調控拓(tuo)撲相變的可行性。在內酰胺(an)-內酰亞胺(an)互(hu)變異構(gou)反應(ying)后(hou)，體系(xi)從Chern數為+1的(de)亞鐵(tie)磁半金屬(shu)轉(zhuan)變為Chern數(shu)為-1的鐵磁(ci)Chern絕(jue)緣體。此外，晶格中(zhong)載流子的自(zi)旋極化方向也發生(sheng)了反轉(zhuan)。
188bet足球化(hua)學(xue)(xue)物(wu)理系博士(shi)生(sheng)李俊瑤(yao)為(wei)第一作者，化(hua)學(xue)(xue)與材(cai)料科(ke)學(xue)(xue)學(xue)(xue)院李星(xing)星(xing)教授(shou)和楊(yang)金龍(long)教授(shou)為(wei)共同通訊作者。該(gai)研究(jiu)工作得(de)到(dao)了(le)自然科(ke)學(xue)(xue)基金委、科(ke)技部和中國(guo)科(ke)學(xue)(xue)院的資助。