我系楊金龍院士團隊李星(xing)星(xing)課(ke)題組(zu)在調(diao)控有機拓撲材料拓撲相變方(fang)面取得重(zhong)要進展：通過(guo)在二維有機拓撲材料中的有機配體上發(fa)生(sheng)互變異構(gou)反應來誘導體系產生(sheng)拓撲相變。相關成果(guo)以“Tautomerization Makes Topological Phase Transition in Two-Dimensional Organometallic Lattices”為題(ti)發表于國際知名期刊(kan)Advanced Functional Materials上。

導讀：

拓(tuo)(tuo)(tuo)撲材料具有拓(tuo)(tuo)(tuo)撲保護的(de)(de)(de)表(biao)面態，能(neng)夠實現無耗散的(de)(de)(de)電(dian)子輸運(yun)，在凝聚態物(wu)(wu)理領(ling)域引起了廣泛的(de)(de)(de)關注。目前(qian)絕大多數拓(tuo)(tuo)(tuo)撲材料僅(jin)表(biao)現出(chu)單一(yi)的(de)(de)(de)拓(tuo)(tuo)(tuo)撲性(xing)質，為了增強(qiang)他們的(de)(de)(de)功能(neng)性(xing)，在同一(yi)種材料中(zhong)同時實現多種拓(tuo)(tuo)(tuo)撲性(xing)質，例如通(tong)過誘導拓(tuo)(tuo)(tuo)撲相變，是迫切需(xu)要的(de)(de)(de)。在這方面，研究(jiu)者們已(yi)經開發了適用(yong)于特定體(ti)系的(de)(de)(de)多種物(wu)(wu)理手段，包括磁(ci)場(chang)、電(dian)場(chang)和光(guang)場(chang)等(deng)。然而(er)，化學調控拓(tuo)(tuo)(tuo)撲相變的(de)(de)(de)方法卻非常有限且(qie)都是不可逆(ni)的(de)(de)(de)。之前(qian)，該團隊通(tong)過在金(jin)屬有機晶格中(zhong)引入(ru)互變異構(gou)反應(ying)來產生可逆(ni)的(de)(de)(de)自旋序轉變【Nano Lett. 2023, 23, 19, 9126–9132】。基于此(ci)，這項(xiang)工作進一(yi)步將該方(fang)法應用到有機拓(tuo)撲材(cai)料(liao)中，以誘導實現(xian)可控的拓(tuo)撲相(xiang)變(bian)。在原理上，通過在有機連接體上發(fa)生(sheng)內酰胺-內(nei)酰亞胺互變異構(gou)反(fan)應，可以(yi)引發磁(ci)轉變，并改變體(ti)系的能(neng)(neng)帶結構(gou)。這種能(neng)(neng)帶結構(gou)的變化進(jin)而(er)引起(qi)體(ti)系Chern數的(de)變化(hua)，導(dao)致(zhi)拓撲相變的(de)發(fa)生(sheng)。

圖1. 內(nei)酰胺(an)-內(nei)酰(xian)亞胺互變異構反應(ying)誘導(dao)二維有機拓撲(pu)材料發生拓撲(pu)相變(bian)的示(shi)意圖。

研究(jiu)人員(yuan)以鈷為節點，2,2'-聯噻唑衍生物為有(you)機連接體，理論設(she)計了一種(zhong)二維有(you)機拓撲材(cai)料并驗證(zheng)了化學異(yi)構(gou)調控拓撲相變的可(ke)行性。在內酰(xian)胺-內(nei)酰亞胺互變異構反應(ying)后(hou)，體系從Chern數為+1的亞鐵(tie)磁半金屬轉變為Chern數(shu)為-1的鐵磁Chern絕緣體。此外，晶(jing)格中載流子的自旋極化方向也發生了(le)反轉。

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