近日，高等研究院计算纳米科学与量子材料团队特聘研究员李东哲博士以第一作者(成都大学为第一单位)分别在材料科学与工程技术领域顶级期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》(中科院一区，影响因子9.229)、美国物理学会著名期刊《Physical Review B》(自然指数期刊，影响因子4.036)和材料化学领域著名期刊《The Journal of Physical Chemistry C》(独著，中科院二区top，影响因子4.126)发表题为“Robust Giant Magnetoresistance in 2D Van der Waals Molecular Magnetic Tunnel Junctions”、“Giant magnetoresistance due to orbital-symmetry mismatch in transition metal benzene sandwich molecules”和“Large Magnetoresistance and Efficient Spin Injection in Ferromagnet/Graphene/Fe3GeTe2 Van der Waals Magnetic Tunnel Junctions”三篇最新研究成果。

李东哲研究团队通过第一性原理计算，首次提出以二维磁性材料为电极的单分子器件，该器件表现出非常优异的自旋输运特性。它不仅能实现全自旋极化率，其磁阻比值可超过6000%，比基于传统铁磁材料单分子结的磁阻效应高出近两个数量级。该项研究可为二维材料在分子自旋电子学的应用提供指导和借鉴。其次，团队提出一种基于分子轨道对称性的机制，在单分子结中实现全自旋极化率和理论上无穷大的磁阻比。该研究进一步提出通过外磁场有效调控磁阻比的方案，对原子尺度上调控自旋极化度带来了新的思路。此外，团队还基于第一性原理的散射理论，设计了具有高磁阻比值的磁性隧道结。相比石墨烯为隧道层，基于Fe3GeTe2新型二维材料为隧道层的磁性隧道结，其磁阻比值会高出一个数量级，同时可获得100%自旋极化电流。该工作对设计新型高效磁性隧道结具有一定的参考价值。