Topology-Controlled Chirality and Spin Selectivity in Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks

手性(物理) 化学 圆二色性 圆极化 选择性 自旋极化 自旋(空气动力学) 化学物理 共价键 单层 磁圆二色性 极化(电化学) 范德瓦尔斯力 凝聚态物理 结晶学 分子物理学 线性二色性 自旋电子学 纳米技术 发光 电子顺磁共振
作者
Chao Jiang,Chuanyu Jin,Yao Lv,Xing Han,Zhongkui Li,Zeyi Liu,Qiang Yan,Y Liu,Sheng Dai,D. Li,Yong Cui
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:148 (2): 2551-2562 被引量:20
标识
DOI:10.1021/jacs.5c18071
摘要

Controlling electron spin is fundamental to spintronics, where the chirality-induced spin selectivity (CISS) effect enables magnet-free spin-polarized transport. However, achieving robust and tunable spin polarization in solid-state materials remains a critical challenge. Here, we show that topological isomerism offers a direct strategy to modulate chirality and spin selectivity in two-dimensional (2D) covalent organic frameworks (COFs). Two Zn(salen)-based chiral COFs, TPE-KGM and TPE-SQL, were synthesized from identical precursors yet crystallized into distinct kgm and sql networks. Although compositionally identical, the kgm COF exhibits only weak local geometrical chirality, whereas the sql develops long-range structural chirality that markedly enhances spin selectivity. Circular dichroism (CD) and circularly polarized luminescence (CPL) reveal stronger chiral amplification in the sql topology, while magnetic conductive atomic force microscopy (mc-AFM) confirms enhanced spin polarization of 83% for TPE-SQL versus 53% for TPE-KGM, in sharp contrast to inorganic kgm crystals, where spin frustration and electronic chirality in kgm lattices typically yield higher spin polarization. Furthermore, both frameworks can be exfoliated into nanosheets and integrated with monolayer WSe 2 to form van der Waals heterostructures, achieving spin injection with degrees of circular polarization of 8.1% (TPE-SQL) and 3.9% (TPE-KGM) at 78 K. These findings establish topology as a powerful design principle for governing chirality and spin selectivity in crystalline polymers, advancing the development of chiral optoelectronic and valleytronic materials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
桐桐的应助被小雅采纳,获得10
刚刚
刚刚
刚刚
1秒前
1秒前
1秒前
李波完成签到,获得积分10
2秒前
霍师傅发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
木易雨山完成签到,获得积分10
3秒前
在下想完成签到 ,获得积分10
3秒前
zhi发布了新的文献求助10
4秒前
万能图书馆的应助被666采纳,获得30
4秒前
4秒前
5秒前
爆米花的应助被三文鱼采纳,获得30
5秒前
周小北发布了新的文献求助10
5秒前
笑着流泪完成签到,获得积分10
6秒前
zz发布了新的文献求助10
6秒前
LM发布了新的文献求助10
6秒前
orixero的应助被伯伯采纳,获得10
6秒前
6秒前
小杨要毕业完成签到,获得积分10
6秒前
yydlt完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
无敌的锐哥完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
yuan完成签到,获得积分10
8秒前
HooBea发布了新的文献求助10
8秒前
成就寒珊完成签到,获得积分10
9秒前
HudsonWei发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
风趣的雪柳完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Challenging Attachment Theory 600
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8138680
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9539227
关于积分的说明 21634610
捐赠科研通 7722830
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3420630
关于科研通互助平台的介绍 2545850
邀请新用户注册赠送积分活动 2462549