石墨烯-酞菁铁(II)杂化体系作为可扩展分子自旋电子学的第一性原理理论
介观与纳米尺度物理
2021-04-08 v1 材料科学
摘要
石墨烯-过渡金属酞菁（G-MPc）杂化体系构成了有前景的致密单分子磁体（SMMs）平台。在此，我们选取酞菁铁(II)（FePc），并采用密度泛函理论研究其与完整及缺陷石墨烯层的相互作用。我们的计算表明，对 FePc 分子中的苯环进行彻底适当的脱氢后，其向石墨烯的吸附在热力学上是有利的。一般而言，石墨烯层上锚定位点（即点缺陷）的存在进一步促进了 FePc 的吸附，使得单位面积内可实现高密度的 SMMs。利用群论、配体场分裂与所计算的 PBE0 Kohn-Sham 本征值谱的组合，我们解析了孤立 FePc 与 G-FePc 杂化体系的电子结构并预测了其自旋态。无论吸附位点以及从 FePc 苯环移除的氢原子数目如何，该 SMM 的磁矩相对于自由 FePc 均保持不变。这些结果应有助于成功合成致密 G-MPc 体系，并可能为设计用于自旋电子学应用的可扩展石墨烯-SMMs 体系开辟新途径。
引用
@article{arxiv.2003.03189,
title = {Ab initio theory of graphene-iron(II) phthalocyanine hybrid systems as scalable molecular spintronics},
author = {Marcin Zemła and Kamil Czelej and Jacek Majewski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.03189},
year = {2021}
}
备注
8 pages, 4 figures, 2 tables