IF 18.5！双配体增强铁磁性的二维硫卤化铬扬纳斯材料中的室温拓扑自旋结构

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通过第一性原理计算和原子自旋模拟，研究了二维扬纳斯Cr2X3Y3（X = Cl、Br、I；Y = S、Se、Te）单层材料，这些材料由于配体取代效应展现出理想的特性，如高居里温度、显著的姜-守谷相互作用和手性自旋结构。值得注意的是，在Cr2Br3S3单层中观察到了稳定的无场室温磁斯格明子，且能在长程磁场和温度场下保持稳定。此外，在适当的磁场和温度条件下，Cr2I3S3单层中可以保持半涡旋链和斯格明子链结构。基于紧束缚近似，建立了一个配体分辨的六电子模型，用于区分通过X和Y配体跃迁通道的超交换相互作用。该模型阐明了电负性和轨道简并之间的相互作用，揭示了它们对磁强度的影响。这一发现突出并扩展了配体取代在实现二维磁性材料高温拓扑磁性方面的潜力。

创新点：

1. 首次在二维扬纳斯结构中实现了室温稳定的拓扑磁结构，突破了传统二维磁性材料只能在低温下实现拓扑自旋结构的限制。

2. 建立了一个创新的配体分辨六电子模型，成功解释了双配体系统中的超交换相互作用机制，为理解和调控二维磁性材料提供了新的理论框架。

3. 发现了配体取代策略对增强铁磁性和调控拓扑自旋结构的显著效果，开创了一种新的材料设计思路。

科研启发：

1. 在材料设计方面，通过引入双配体结构可以有效调控材料的磁性能，这为开发新型高温磁性材料提供了重要思路。

2. 理论模型的建立对实验工作具有重要的指导意义。该研究展示了如何通过建立适当的理论模型来理解材料性质的本质。

3. 多尺度计算方法的结合（第一性原理计算和原子自旋模拟）展示了解决复杂材料问题的有效途径，这种方法论值得在其他研究中借鉴。

思路延伸：

1. 该研究为实现室温量子计算和自旋电子器件提供了新的材料平台，可以进一步探索这类材料在量子信息处理和自旋电子学领域的应用。

2. 双配体增强效应的发现为设计新型二维磁性材料开辟了新途径，可以探索其他过渡金属元素和配体组合，以获得更优异的磁性能。

3. 建立的理论模型可以进一步扩展，用于预测和设计具有特定磁性能的新材料，这对于材料基因组计划具有重要的参考价值。

4. 可以深入研究配体取代对其他物理性质（如电子结构、光学性质等）的影响，开发多功能二维材料。

Room Temperature Topological Spin Textures in 2D Janus Chromium Chalcohalides with Dual Ligand Enhanced Ferromagnetism

Adv. Funct. Mater. (IF 18.5)

Pub Date  : 2024-12-11

DOI : 10.1002/adfm.202415216

Yanzhe Zhao, He Huang, Zeyu Zhang, Jiapeng Zhao, Liming Wang, Guanxiong Qiao, Yanfei Wu, Jingyan Zhang, Xinqi Zheng, Shiming Zhou, Shouguo Wang

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