项目名称: 以二维量子拓扑态为目标的单分子磁体晶体材料设计合成

项目编号: No.91622115

项目类型: 重大研究计划

立项/批准年度: 2017

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 宋友

作者单位: 南京大学

项目金额: 70万元

中文摘要: 本项目拟开展多种单分子磁体的晶体材料设计与生长工作,探索单分子磁体修饰的二维体系及单分子二维薄膜的量子拓扑态。.主要内容包括:(1)从稳定、可溶或易蒸镀特点入手,设计合成适当的单分子磁体,制成石墨烯/配合物型/二维材料异质结型场效应晶体管器件,测量石墨烯或二维晶态膜的电输运性质及相干条件的改变;(2)通过改变金属原子种类调节单分子磁体性质,改变外层配体长度、引入自旋轨道耦合调节与二维膜载体的作用,实现二维自旋轨道耦合的选择性调控,探索霍尔响应和量子拓扑态的观测;(3)直接合成具有自旋载体、显示单分子磁体性质的二维晶态膜和网络,并研究二维分子体系的拓扑电子传输态。.目的是将化学合成的晶态物质引入物理器件制作中,观察其物理性质变化或改进器件的物理性能,充分发挥化学和物理学科结合的优势,证实物理学界对多种量子拓扑态的预测。

中文关键词: 单分子磁体;量子拓扑态;量子自旋霍尔效应;石墨烯;二维配合物膜

英文摘要: In this research proposal, we plan to observe the topological quantum state in decorated graphene or two dimensional (2D) coordination sheet by single-molecule magnets (SMMs). The study will include:.(1) Designing and synthesizing new SMMs or selecting the reported SMMs stable and solvable for decorating the graphene or 2D coordination sheet by spin coating or vacuum evaporate plating technology, then investigating their electrical transport properties and coherent conditions..(2) Tuning the properties of SMMs by the metal ions, adjusting the molecular length of ligands, introducing the spin-orbital coupling and enhancing the bonding between SMMs and 2D sheets for investigating the hall effect and observing the topological quantum state..(3) Synthesizing the SMMs with 2D structure and directly observing their topological electron transport state..The overarching goal of this project is to introduce crystalline materials synthesized by chemical method into the physical devices, to tune and improve the physical properties of devices and to take their advantages by disciplinary crossing and integration of Chemistry and Physics. The final aim of this project is to give the direct evidence that there exist a variety of topological quantum states, and then we would like extend this research to other 2D coordination sheets.

英文关键词: single-molecule magnet;topological quantum state;quantum spin hall effect;graphene ;two dimensional coordination sheet

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