由于碳材料的磁性能在自旋電子學和量子計算中的潛在應用，目前已成為物理學，化學和材料科學領域廣泛研究的重點。盡管已經證實在開殼納米石墨烯中存在自旋，但控制磁耦合符號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，可通過結合使用掃描探針技術和均場哈伯德模型計算，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。通過破壞納米石墨烯的二方晶格對稱性，來控制兩個自旋之間的磁耦合符號。另外，通過精細地調整它們的自旋密度重疊，已經廣泛地調節了兩個自旋之間的交換相互作用強度，實現了42 meV的大交換相互作用強度。我們所演示的方法為設計者在室溫以上的石墨烯納米材料中實現磁性相和功能提供了大量的機會。
Fig. 1 通過打破亞晶格對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-相互作用強度。
相關研究成果于2020年由上海交通大學Jinfeng Jia課題組，發表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-19834-2)上。原文：Designer spin order in diradical nanographenes。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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