控制磁/拓撲絕緣體異質結構界面的相互作用，是一個具有基礎科學和技術意義的突出挑戰。由加泰羅尼亞語納米科學與納米技術研究所（ICNN）原子操縱和光譜小組和納米器件物理與工程小組領導的一項研究，與超分子納米化學和材料小組、CFM-San Sebasián、蘇黎世理工大學、ISM-Triust和ALBA同步加速器合作研究表明：金屬-有機分子配體可以用於定製這些界面的屬性。
其研究成果發表在《ACS Nano》期刊上，拓撲絕緣體(TI)是一種材料，它在內部起到絕緣體的作用，但其表面含有奇異的導電態，因此只允許電子在材料的表面流動。這些表面電子最奇特的特性是，它們的自旋被鎖定在運動方向上，因此可以被電流操縱。拓撲絕緣體與磁性材料的接口可以引起電流誘導自旋，即電荷相互轉換和無耗散自旋電流的出現等現象。
這可以在新型自旋電子器件、計量學或基於電子-自旋的量子信息應用中得到利用。然而，將拓撲絕緣體和磁性材料結合成所謂的異質結構是一個複雜過程，通常會阻止對上述特殊現象的控制。特別是，當拓撲絕緣體與金屬鐵磁體直接連接時，兩種材料之間的強相互作用，會導致磁性能的損失或拓撲表面態的抑制等不良效應。相比之下，金屬-有機分子，即含有(磁性)金屬離子的有機分子：
已經被認為是開發磁性/鈦異質結構的候選分子。在這種異質結構中，界面相互作用由有機配體來調節。這正是加泰羅尼亞語納米科學與納米技術研究所研究人員與CFM-San Sebasián、蘇黎世理工大學、的裡雅斯特ISM和Alba Synchrotron合作證明的。由ICREA原子操縱和光譜小組組長Aitor Mugarza教授和納米設備物理和工程小組組長Sergio O.Valenzuela教授領導。
還得到了ICREA教授Daniel Maspoch的合作，他是超分子納米化學和材料小組的領導人，該小組已經合成了金屬-有機分子。第一作者是前加泰羅尼亞語納米科學與納米技術研究所博士生馬克·G·庫克薩特(Marc G.Cuxart)。在這項研究中首次表明，通過選擇合適的有機配體，可以在不猝滅分子自旋和拓撲絕緣體的拓撲表面態情況下，調節界面相互作用。
特別是發現，吸附在Bi2Te3(拓撲絕緣體)上的CoTBrPP和CoPC單分子膜(金屬-有機分子)形成了堅固的界面，其中電子相互作用可以進行調節，而不會強烈干擾每個組分的固有屬性。其研究結果得到了結構、電子和磁性信息的支持，這些信息來自專業技術(STM、ARPES、XMCD和DFT)的組合。
博科園｜研究/來自：加泰羅尼亞語納米科學與納米技術研究所
研究發表期刊《ACS Nano》
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