In een recent artikel gepubliceerd in Wetenschapsbulletin , onderzoekers ontwikkelden een effectieve intercalatiestrategie met organische kationen om de tussenlaagkoppeling van gelaagde materialen te manipuleren, en het verkrijgen van een klasse van organisch-anorganische hybride kristallen met op maat gemaakte topologische eigenschappen en verbeterde supergeleidingen.

Het verminderen van dimensionaliteit is een directe manier om de koppeling tussen lagen van gelaagde materialen te manipuleren om exotische eigenschappen te induceren. Bijvoorbeeld, WTe ₂ , dat een niet-supergeleidend Weyl-halfmetaal in bulk is, zou kwantumspin Hall-effect kunnen hosten met supergeleidende overgangstemperatuur Tc ~ 0,82 K wanneer de dikte wordt verminderd tot monolaag. Echter, het verminderen van de dimensionaliteit vereist complexe groei of afschilfering en de monolaagmonsters zijn vaak onstabiel in omgevingscondities. Het ontwikkelen van een effectieve en gemakkelijke methode om tussenlaagkoppeling te manipuleren om op maat gemaakte eigenschappen te bereiken, is daarom zeer wenselijk.

Onlangs, onderzoekers onder leiding van Shuyun Zhou en Pu Yu van de Tsinghua University hebben samen een intercalatiestrategie voor organische kationen ontwikkeld voor gelaagde materialen. Ze gaan uit van Weyl halfmetalen MoTe ₂ en WTe ₂ , en de geïntercaleerde monsters vertonen topologische eigenschappen op maat, verbeterde supergeleiding en goede monsterstabiliteiten. De geïntercaleerde MoTe ₂ toont Tc van 7,0 K in vergelijking met Tc van 0,25 K in zijn bulktegenhanger, en is vergelijkbaar met monolaag vlok. Belangrijker, de geïntercaleerde WTe ₂ vertoont verbeterde Tc van 2,3 K, dat is 2,8 keer Tc ~ 0,82 K in het monolaagmonster, wat suggereert dat de intercalatiemethode zeer effectief is in het stimuleren van de supergeleiding. Een dergelijke manipulatie van zowel bandtopologie als supergeleiding in geïntercaleerde MoTe ₂ en WTe ₂ biedt een veelbelovend platform om topologische supergeleiding en Majorana-nulmodus te realiseren.

De impact van de intercalatiemethodologie die in dit werk is ontwikkeld op toekomstige engineering van andere gelaagde materialen is ook verreikend. Zoals benadrukt door Xianfeng Duan van UCLA in de News &Views gepubliceerd in hetzelfde nummer, "De moleculaire intercalatiebenadering biedt een veelzijdige strategie om de dimensionaliteit en topologische aard van de gelaagde kristallen aan te passen, en definieert een geheel nieuwe klasse van organisch-anorganische superroosterstructuren voor het uitvoerig engineeren van de elektronische toestanden en complexe bandstructuurtopologie om exotische eigenschappen en apparaten mogelijk te maken."