利用双齿环纳米石墨构建自旋1/2反铁磁海森堡链
材料科学
2025-03-03 v1 介观与纳米尺度物理
化学物理
量子物理
摘要
理解和工程化纳米材料中自旋的耦合是设计新型器件的核心任务。具有-磁性的石墨纳米结构提供了可化学调节的平台，用于探索量子磁相互作用。然而，实现具备合适奇偶效应的自旋链并不容易。本文演示了成功地通过表面合成方法构建由反芳香双齿环纳米石墨(diaza-HBC)单元构成的自旋1/2反铁磁海森堡链，其磁性表现出奇偶效应。通过不同的合成策略，我们合成了两种具有不同端部的自旋链，均表现出沿链方向的稳健奇偶效应。结合扫描隧道显微镜、非接触原子力显微镜、密度泛函理论计算和量子自旋模型等多种表征手段，我们确认了diaza-HBC链的结构并揭示了其磁性特征，其每个单元均具有 自旋，源于来自diaza-HBC核心向Au(111)衬底的电子捐献。观察到偶数链中出现能隙激发，而在奇数链中则观察到由于沿链中未配对自旋重新分布而出现的增强康德尔共振。我们的发现为构建纳米石墨自旋链提供了有效策略，揭示了其磁性属性中奇偶效应的存在，为纳米尺度自旋器件提供了潜在应用前景。
引用
@article{arxiv.2407.20511,
title = {Building spin-1/2 antiferromagnetic Heisenberg chains with diaza-nanographenes},
author = {Xiaoshuai Fu and Li Huang and Kun Liu and João C. G. Henriques and Yixuan Gao and Xianghe Han and Hui Chen and Yan Wang and Carlos-Andres Palma and Zhihai Cheng and Xiao Lin and Shixuan Du and Ji Ma and Joaquín Fernández-Rossier and Xinliang Feng and Hong-Jun Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.20511},
year = {2025}
}