由于碳材料的磁性能在自旋電子學(xué)和量子計(jì)算中的潛在應(yīng)用，目前已成為物理學(xué)，化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域廣泛研究的重點(diǎn)。盡管已經(jīng)證實(shí)在開殼納米石墨烯中存在自旋，但控制磁耦合符號(hào)的能力仍然難以捉摸，但是非常需要。在這里，我們展示了一種有效的方法，可通過結(jié)合使用掃描探針技術(shù)和均場哈伯德模型計(jì)算，在原子精確的開殼二分體/非二分體納米石墨烯中工程化磁性基態(tài)。通過破壞納米石墨烯的二方晶格對(duì)稱性，來控制兩個(gè)自旋之間的磁耦合符號(hào)。另外，通過精細(xì)地調(diào)整它們的自旋密度重疊，已經(jīng)廣泛地調(diào)節(jié)了兩個(gè)自旋之間的交換相互作用強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了42 meV的大交換相互作用強(qiáng)度。我們所演示的方法為設(shè)計(jì)者在室溫以上的石墨烯納米材料中實(shí)現(xiàn)磁性相和功能提供了大量的機(jī)會(huì)。
Fig. 1 通過打破亞晶格對(duì)稱性控制雙自由基納米石墨烯的自旋順序。
Fig. 2 通過近藤共振檢測二分納米石墨烯單體中的凈自旋。
Fig. 3 通過自旋翻轉(zhuǎn)光譜法確定雙自由基納米石墨烯二聚體的自旋順序。
Fig. 4 雙自由基納米石墨烯二聚體的工程交換-相互作用強(qiáng)度。
相關(guān)研究成果于2020年由上海交通大學(xué)Jinfeng Jia課題組，發(fā)表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-19834-2)上。原文：Designer spin order in diradical nanographenes。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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