陈根：通过近藤效应，探测2D有机材料磁力

文|陈根

近藤效应（Kondo effect）是一种含有极少量磁性杂质的晶态金属在低温下出现电阻极小的现象。其中，电阻极小值的出现，与杂质原子局域磁矩的存在相联系，是磁性杂质离子与传导电子气交换耦合作用的结果。

近藤效应指出，在一定条件下，由于自旋倒向交换散射而引起的电阻率是随温度下降而变大的；而电子-声子相互作用引起的电阻率是随温度下降而变小的，所以稀磁合金的总电阻在低温下会出现电阻极小值。

近日，莫纳什大学的研究人员发现了一种由有机分子跟特定原子尺度的金属原子组成的二维纳米材料，由于电子之间的强烈相互作用显示出非电子和磁性。这是在原子薄的2D有机材料中首次观察到由电子间相互作用产生的局域磁矩。

研究调查了一种由有机分子组成的2D金属有机纳米材料，该2D材料由二氰基蒽(DCA)分子跟铜原子在弱相互作用的金属表面（银）配位。其分子按照kagome几何形状排列，也就是说遵循“星状”模式。

通过SPM测量，研究人员发现该材料分子和原子的构建块本身是非磁性的，且具有在特定位置的磁矩。由于破坏性波函数干涉和量子局域化，具有kagome晶体结构的2D材料的电子可能受到强烈的库仑相互作用。

而相互作用会引起广泛的拓扑和强相关的电子相，这种强烈的电子关联可以通过磁性的出现来表现出来。然而，到目前为止，该现象还未在原子薄的2D有机材料中观察到。

研究人员通过观察近藤效应，发现这种磁性是电子间强库仑相互作用的直接结果。只有当将正常的非磁性部件放入2D kagome金属有机框架中时，这些相互作用才会出现。这些相互作用会阻碍电子配对，从而使未配对电子的自旋产生局域磁矩。

未来，该发现或对电子学和基于有机材料的自旋电子学技术具有重要意义。