精准调控纳米石墨烯材料的磁耦合
2020-04-26
最近,国际物理学权威期刊Physical Review Letters以“Engineering of magnetic coupling in nanographene”为题发表了上海交通大学物理与天文学院王世勇特别研究员,贾金锋教授,同德国德累斯顿工业大学冯新亮教授合作的最新成果。在1989年,Lieb利用Hubbard模型提出Lieb定理,该定理预测在子格不对称的石墨烯纳米结构中存在着可调控的磁性。但是实验上确定性的证实纳米石墨烯的磁性一直是一个科学难题。由于纳米石墨烯的磁性与原子结构高度相关,实验上主要的难点在于制备结构原子级精确的样品。在该工作中,借组表面化学合成方面的突破,制备出结构原子级精确的纳米石墨烯,并确定性的证实了该纳米石墨烯具有单个π电子自旋S=1/2,并在二聚体纳米石墨烯中,对两个自旋之间的磁耦合进行了精准调控,获得了交换强度为29meV的强反铁磁序。这一研究成功地对碳基材料的磁性进行表征,并深入探讨了π电子磁性的调控原理,对未来碳基材料的磁性研究提供了有效的思路和方法。同时,强反铁磁序的实现,对于设计在室温条件下工作的自旋电子器件具有重要意义。