SNU CBE

Ferromagnetic stability optimization via oxygen-vacancy control in single-atom Co/TiO 2 nanostructures

2024 · Proceedings of the National Academy of Sciences

저자

Vinod K. Paidi, Byoung‐Hoon Lee, Alex Taekyung Lee, Sohrab Ismail‐Beigi, Elizaveta Grishaeva, Sami Vasala, Pieter Glatzel, Wonjae Ko, Docheon Ahn, 현택환 (Taeghwan Hyeon), Younghak Kim, Kug‐Seung Lee

연구주제

ZnO doping and properties · Magnetic and transport properties of perovskites and related materials · TiO2 Photocatalysis and Solar Cells

NTIS 과학기술표준분류

화공 > 나노 화학공정기술 > 나노소재 합성기술

배정 근거: 논문을 지원한 과제의 분류(정책 연계 맵과 같은 방법).

AI 연구 키워드·방법

cobalt doped titanium dioxide nanoparticle diluted magnetic semiconductor 산소 공공 room temperature ferromagnetism

밀도범함수 이론(DFT) synchrotron x ray spectroscopy

키워드 (OpenAlex)

oxygen vacancies room-temperature ferromagnetism titanium dioxide nanoparticles diluted magnetic semiconductors n-type doping electronic structure

초록

Oxygen vacancies and their correlation with the nanomagnetism and electronic structure are crucial for applications in dilute magnetic semiconductors design applications. Here, we report on cobalt single atom-incorporated titanium dioxide (TiO 2 ) monodispersed nanoparticles synthesized using a thermodynamic redistribution strategy. Using advanced synchrotron-based X-ray techniques and simulations, we find trivalent titanium is absent, indicating trivalent cations do not influence ferromagnetic (FM) stability. Density functional theory calculations show that the FM stability between Co 2+ ions is very weak. However, electron doping from additional oxygen vacancies can significantly enhance this FM stability, which explains the observed room-temperature ferromagnetism. Moreover, our calculations illustrate enhanced FM interactions between Co Ti + V O complexes with additional oxygen vacan…

이 논문을 지원한 국가R&D 과제 (NTIS 성과)

연도과제부처사업수행기관NTIS 분류(1순위)
2024중간체의 흡착세기를 독립적으로 제어할 수 있는 단일금속원자 기반의 촉매소재 In-situ 분석과학기술정보통신부미래소재디스커버리지원포항공과대학화공 > 나노 화학공정기술 > 나노소재 합성기술
2024액시온 및 극한상호작용 연구과학기술정보통신부기초과학연구원연구운영비지원(주요사업비)기초과학연구원–
2024방사광가속기공동이용연구지원사업과학기술정보통신부방사광가속기공동이용연구지원포항공과대학범위 밖
2023전이금속 단일원자-이종원소-탄소 소재를 이용한 고성능 전기화학 촉매 개발과학기술정보통신부개인기초연구(과기정통부)포항공과대학화공 > 나노 화학공정기술 > 나노소재 합성기술

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