Using density functional theory and Monte Carlo calculations, we study the thickness dependence of the magnetic and electronic properties of a van der Waals interlayer antiferromagnet in the two-dimensional limit. Considering MnBi_{2}Te_{4} as a model material, we find it to demonstrate a remarkable set of thickness-dependent magnetic and topological transitions. While a single septuple layer block of MnBi_{2}Te_{4} is a topologically trivial ferromagnet, the thicker films made of an odd (even) number of blocks are uncompensated (compensated) interlayer antiferromagnets, which show wide band gap quantum anomalous Hall (zero plateau quantum anomalous Hall) states. Thus, MnBi_{2}Te_{4} is the first stoichiometric material predicted to realize the zero plateau quantum anomalous Hall state intrinsically. This state has been theoretically shown to host the exotic axion insulator phase.

We present a systematic study of metal−organic honeycomb lattices assembled from simple ditopic molecular bricks and Co atoms on Ag(111). This approach enables us to fabricate size- and shape-controlled open nanomeshes with pore dimensions up to 5.7 nm. The networks are thermally robust while extending over μm2 large areas as single domains. They are shape resistant in the presence of further deposited materials and represent templates to organize guest species and realize molecular rotary systems.

An interplay of spin–orbit coupling and intrinsic magnetism is known to give rise to the quantum anomalous Hall and topological magnetoelectric effects under certain conditions. Their realization could open access to low power consumption electronics as well as many fundamental phenomena like image magnetic monopoles, Majorana fermions and others. Unfortunately, being realized very recently, these effects are only accessible at extremely low temperatures and the lack of appropriate materials that would enable the temperature increase is a most severe challenge. Here, we propose a novel material platform with unique combination of properties making it perfectly suitable for the realization of both effects at elevated temperatures. The key element of the computational material design is an extension of a topological insulator (TI) surface by a thin film of ferromagnetic insulator, which is both structurally and compositionally compatible with the TI. Following this proposal we suggest a variety of specific systems and discuss their numerous advantages, in particular wide band gaps with the Fermi level located in the gap.

This study delves into the intriguing properties of the 1H/1T-TaS

Abstract The low-energy excitation spectrum of a two-dimensional ferromagnetic material is dominated by single-magnon excitations that show a gapless parabolic dispersion relation with the spin wave vector. This occurs as long as magnetic anisotropy and anisotropic exchange are negligible compared to isotropic exchange. However, to maintain magnetic order at finite temperatures in extended systems, it is necessary to have sizable anisotropy to open a gap in the spin wave excitation spectrum. We consider four real two-dimensional systems for which ferromagnetic order at finite temperature has been observed or predicted. Density functional theory calculations of the total energy differences for different spin configurations permit us to extract the relevant parameters and connect them with a spin Hamiltonian. The corresponding values of the Curie temperature are estimated using a simple model and found to be mostly determined by the value of the isotropic exchange. The exchange and anisotropy parameters are used in a toy model of finite-size periodic chains to study the low-energy excitation spectrum, including single-magnon and two-magnon excitations. At low energies, we find that single-magnon excitations appear in the spectrum together with two-magnon excitations. These excitations present a gap that grows particularly for large values of the magnetic anisotropy or anisotropic exchange, relative to the isotropic exchange.