10月23日消息,Phys.org报道,一支联合研究团队利用有机分子制备出一种二维结构,该结构同时具备蜂窝(honeycomb)与笼目(Kagome)两种晶格的特性,并在其中发现了拓扑材料特有的边缘态——即仅存在于结构边缘、与内部状态不同的电子态。研究团队包括日本物质·材料研究机构(NIMS)、丰田高等专门学校、佐贺大学、奈良女子大学以及德国基尔大学(Kiel University)等机构的研究人员。

蜂窝晶格是石墨烯的基础结构,笼目晶格则是近年来拓扑物态研究的重要平台——两种晶格的能带结构都会产生狄拉克点或平带等奇异物性。在同一体系中同时实现两种晶格的复合对称性,为调控电子关联与拓扑序提供了新的自由度,而边缘态的出现意味着该体系具备拓扑电子材料的潜质,对未来低能耗电子器件与量子器件具有意义。

这项工作的方法论价值同样突出:传统量子材料多依赖无机单晶生长与精密加工,而该团队采用超分子自组装策略——让有机分子在表面自发排列成目标晶格——以"自下而上"的方式构建周期性结构。这种方法有望绕开传统纳米加工的精度极限,为设计可调控的人工量子晶格提供可扩展路线。

对材料产业而言,有机自组装量子材料若能走向稳定化,将与无机二维材料形成互补,在传感器、自旋电子学与量子信息处理等前沿领域开辟应用空间。 (来源:Phys.org)