SmartMat|综述：有机量子材料:综述
学术
科技
2024-08-29 09:00
天津
Wang X, Zhang Q. Organic quantum materials: a review. SmartMat. 2023; 4:e1196.
https://doi.org/10.1002/smm2.1196
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有机量子材料由于其丰富的化学性质和独特的量子性质，在物质凝聚态物理领域引起了人们的极大兴趣。它们是强相关的系统，具有高温超导、量子传感、自旋电子学、量子点、拓扑绝缘、量子霍尔效应、自旋液体、量子比特等新颖的电磁性能，在信息通信中具有广阔的应用前景，从而促进了现代智能社会的建设。本文综述了近年来OQMs电磁特性的研究进展。主要综述了基于有机材料的超导体和量子自旋液体的研究进展，并描述了它们的可能机制。许多实验发现展示了新的激子相互作用，并提供了对奇异电子特性的见解。最后，讨论了它们之间的关联以及在一个系统中实现多个量子态的策略。
图 1. 供体的分子结构:TMTSF, TMTTF, BEDT-TTF和BETS。图 2. (TM) 2X盐的相图. Copyright 2018, Multidisciplinary Digital Publishing Institute.
图 3. κ-(ET)2X盐的相图. Copyright 2009, American Physical Society.
图 5. 用(n)的函数表示了典型芳香族超导体的Tc。
图 6. (A)数据库中200 AH分子的能差Δ，(B) Δ小于0.2 eV的过滤分子的堆叠类型，(C)最终10个候选分子的分子结构。Copyright 2020, American Chemical Society.
图 7. (A) K3.3二萘品苯的M/H-T曲线和(B) K3.3二萘品苯的18-K相Tc位移，(C) K3.3二萘品苯的M/H-T曲线和(D) K3.3二萘品苯的7-K相Tc位移。Copyright 2012,American Physical Society.图 8. (A)魔角扭曲双层石墨烯(MATBG)器件示意图，(B)两种扭曲角度分别为1.16°和1.05°的MATBG器件的电阻测试。Copyright 2018, Springer Nature. (C)扭曲多层石墨烯的交替扭曲角度堆叠。Copyright 2022, Springer Nature.
图 9. 各种sc的Tc和TF之间的关系. Copyright 2018, Springer Nature.
图 10. 几种典型量子自旋液体的晶体结构示意图。(A)和(B)三角格，(C)Kagome 晶格，(D)蜂窝格. Copyright 2019, Springer Nature.图 11. (A)分子排列。Copyright 2016 Springer Nature.(B) κ-CuCN的磁化率和(C) 1 HNMR吸收光谱的温度依赖性。Copyright 2003, American Physical Society.
图 12. (A) κ-CuCN沿a轴的晶体结构;(B) (A)示意图. (C) κ-AgCN沿101方向的晶体结构示意图;(D) (C)示意图. Copyright 2017, Chemical Society of Japan.
图 13. (A) 298 K时ET0.5最高占据分子轨道的能带结构，(B)某些κ-(ET)2X盐中t'/t值的温度依赖性，(C) κ-(ET)2X盐的相图. Copyright 2015, Springer Nature.图 14. (A)(−)-NDI-Δ的分子结构，(B)由(−)-NDI-Δ的K4结构翻译而来的Hyperkagome晶格，(C)顺磁化率温度，(D) (TBA) 1.5(−)-NDI-Δ的14N核磁共振波谱.Copyright 2017,American Physical Society.
图 15. (A)菲分子，(B)原菲的排列，(C) Cs(C14H10)的晶体结构，(D) (C14H10)•−离子沿b轴的Zig-zag链，(E) (C14H10)•−阴离子螺旋管的形成.图 16. (A) Cu3 (HHTP) 2的结构，(B) cu2+阳离子的Kagome晶格，(C) χ(T)数据低至38 mK， (D)比热容测试低至65 mK。Copyright 2020, American Chemical Society.图 17. (A)三维(3D)金属有机骨架(MOF)的结构，黑色空白线突出了Cu-O键的拉长，(B) Cu原子之间磁相互作用的排列.Copyright 2018, American Chemical Society.
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作者简介
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张其春，香港城市大学教授，2009年在新加坡南洋理工大学(NTU)开始其独立的职业生涯，担任助理教授，并于2014年晋升为终身副教授。2020年9月1日，任香港城市大学终身教授。他是科睿唯安跨领域(2018-2021)和材料科学(2022)领域被高度引用的研究人员(前1%)之一。他是英国皇家化学学会的会员。目前，他的研究重点是富碳共轭材料及其应用。目前已发表论文490余篇，专利7项(H-index: 103)。
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