解開石墨烯三角形薄片的磁性
石墨烯是一種抗磁性材料，這是不能變成磁性的。然而，一塊三角形的石墨烯預計具有磁性。這種明顯的矛盾是石墨烯薄片結(jié)構(gòu)中“神奇”形狀的結(jié)果，它迫使電子更容易向一個方向“旋轉(zhuǎn)”。Triangulene 是三角形石墨烯薄片，具有凈磁矩：它是石墨烯納米尺寸的磁體。這種磁性狀態(tài)為在技術(shù)中使用這些純碳磁鐵開辟了迷人的前景。
然而，由于缺乏明確的實驗證據(jù)，三角鐵磁性的可靠預測陷入困境，因為在溶液中通過有機合成方法生產(chǎn)三角鐵很困難。這種分子的雙自由基特性使其具有很強的反應性且難以制造，而且在少數(shù)成功案例中，磁性似乎非常難以捉摸。
在發(fā)表在《物理評論快報》上的一項新研究中，使用掃描隧道顯微鏡 (STM) 重新審視了這一挑戰(zhàn)。在干凈的金表面上組裝三角形狀石墨烯后，高分辨率掃描隧道光譜測量顯示該化合物具有以自旋 S=1基態(tài)為特征的凈磁態(tài)，因此，該分子是一個小分子，純碳順磁體。這些結(jié)果是高自旋石墨烯薄片的首次實驗證明。
實驗中偶爾發(fā)現(xiàn)的氫鈍化三角烯副產(chǎn)物的原子操作步驟進一步補充了這些發(fā)現(xiàn)。通過在實驗中控制去除這些額外的氫原子，薄片的自旋態(tài)可以從封閉殼、雙氫化??結(jié)構(gòu)改變?yōu)橹虚g S=1/2 自旋態(tài)，最后到高自旋 S =1 理想分子結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。
在沒有磁量化軸(可通過自旋極化 STM 檢測)或磁各向異性(可通過自旋翻轉(zhuǎn)非彈性隧道光譜檢測)的情況下，自旋狀態(tài)的實驗證明并不簡單。在這項工作中，自旋特征是從未篩選的近藤效應中獲得的——這是 1960 年代描述的標準近藤效應的奇異版本——它可能出現(xiàn)在高自旋系統(tǒng)中。它在金屬上的石墨烯薄片中的觀察以前沒有報道過，并為理解與表面相互作用的自旋帶來了新的見解。
標簽： 石墨烯三角形薄片