由于碳材料的磁性能在自旋电子学和量子计算中的潜在应用，目前已成为物理学，化学和材料科学领域广泛研究的重点。尽管已经证实在开壳纳米石墨烯中存在自旋，但控制磁耦合符号的能力仍然难以捉摸，但是非常需要。在这里，我们展示了一种有效的方法，可通过结合使用扫描探针技术和均场哈伯德模型计算，在原子精确的开壳二分体/非二分体纳米石墨烯中工程化磁性基态。通过破坏纳米石墨烯的二方晶格对称性，来控制两个自旋之间的磁耦合符号。另外，通过精细地调整它们的自旋密度重叠，已经广泛地调节了两个自旋之间的交换相互作用强度，实现了42 meV的大交换相互作用强度。我们所演示的方法为设计者在室温以上的石墨烯纳米材料中实现磁性相和功能提供了大量的机会。
 
  
Fig. 1 通过打破亚晶格对称性控制双自由基纳米石墨烯的自旋顺序。
 
 
Fig. 2 通过近藤共振检测二分纳米石墨烯单体中的净自旋。
 
 
Fig. 3 通过自旋翻转光谱法确定双自由基纳米石墨烯二聚体的自旋顺序。
 
 
Fig. 4 双自由基纳米石墨烯二聚体的工程交换-相互作用强度。
 
         相关研究成果于2020年由上海交通大学Jinfeng Jia课题组，发表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-19834-2)上。原文：Designer spin order in diradical nanographenes。

转自《石墨烯杂志》公众号