控制磁/拓扑绝缘体异质结构界面的相互作用，是一个具有基础科学和技术意义的突出挑战。由加泰罗尼亚语纳米科学与纳米技术研究所（ICNN）原子操纵和光谱小组和纳米器件物理与工程小组领导的一项研究，与超分子纳米化学和材料小组、CFM-San Sebasián、苏黎世理工大学、ISM-Triust和ALBA同步加速器合作研究表明：金属-有机分子配体可以用于定制这些界面的属性。

其研究成果发表在《ACS Nano》期刊上，拓扑绝缘体(TI)是一种材料，它在内部起到绝缘体的作用，但其表面含有奇异的导电态，因此只允许电子在材料的表面流动。这些表面电子最奇特的特性是，它们的自旋被锁定在运动方向上，因此可以被电流操纵。拓扑绝缘体与磁性材料的接口可以引起电流诱导自旋，即电荷相互转换和无耗散自旋电流的出现等现象。

这可以在新型自旋电子器件、计量学或基于电子-自旋的量子信息应用中得到利用。然而，将拓扑绝缘体和磁性材料结合成所谓的异质结构是一个复杂过程，通常会阻止对上述特殊现象的控制。特别是，当拓扑绝缘体与金属铁磁体直接连接时，两种材料之间的强相互作用，会导致磁性能的损失或拓扑表面态的抑制等不良效应。相比之下，金属-有机分子，即含有(磁性)金属离子的有机分子：

已经被认为是开发磁性/钛异质结构的候选分子。在这种异质结构中，界面相互作用由有机配体来调节。这正是加泰罗尼亚语纳米科学与纳米技术研究所研究人员与CFM-San Sebasián、苏黎世理工大学、的里雅斯特ISM和Alba Synchrotron合作证明的。由ICREA原子操纵和光谱小组组长Aitor Mugarza教授和纳米设备物理和工程小组组长Sergio O.Valenzuela教授领导。

还得到了ICREA教授Daniel Maspoch的合作，他是超分子纳米化学和材料小组的领导人，该小组已经合成了金属-有机分子。第一作者是前加泰罗尼亚语纳米科学与纳米技术研究所博士生马克·G·库克萨特(Marc G.Cuxart)。在这项研究中首次表明，通过选择合适的有机配体，可以在不猝灭分子自旋和拓扑绝缘体的拓扑表面态情况下，调节界面相互作用。

特别是发现，吸附在Bi2Te3(拓扑绝缘体)上的CoTBrPP和CoPC单分子膜(金属-有机分子)形成了坚固的界面，其中电子相互作用可以进行调节，而不会强烈干扰每个组分的固有属性。其研究结果得到了结构、电子和磁性信息的支持，这些信息来自专业技术(STM、ARPES、XMCD和DFT)的组合。

博科园｜研究/来自：加泰罗尼亚语纳米科学与纳米技术研究所

研究发表期刊《ACS Nano》

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