自旋 1/2 纳米石墨烯二聚体中的交换相互作用与分子间杂化
介观与纳米尺度物理
2023-07-20 v1
摘要
苊烯（phenalenyl）是一种三角形自由基纳米石墨烯，承载一个自旋 S = 1/2 的未配对电子。苊烯的开壳层性质有望在共价连接网络中保留。本文朝该方向迈出第一步，报道了通过溶液内合成与表面活化相结合制备苊烯二聚体，并借助非弹性电子隧穿谱（IETS）在 Au(111) 及 Au(111) 上单层 NaCl 上对其表征。IETS 显示出非弹性台阶，结合详尽的理论分析，被辨认为源于苊烯间交换的单重态-三重态激发。我们数据的两个显著特征有助于阐明该体系中自旋相互作用的本质。首先，有无 NaCl 解耦层时的激发能分别为 48 和 41 meV，表明由于与 Au(111) 电子的交换，自旋激发能发生显著重整化。其次，非弹性台阶高度的位置依赖偏压不对称性可由苊烯单占轨道间的苊烯间杂化解释，该杂化仅能通过第三近邻跳跃实现。此杂化对于激活动力学苊烯间交换亦至关重要。我们的结果为未来自下而上合成具有大交换相互作用的自旋 S = 1/2 自旋晶格奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2307.09930,
title = {Exchange interactions and intermolecular hybridization in a spin-1/2 nanographene dimer},
author = {N. Krane and E. Turco and A. Bernhardt and D. Jacob and G. Gandus and D. Passerone and M. Luisier and M. Juríček and R. Fasel and J. Fernández-Rossier and P. Ruffieux},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.09930},
year = {2023}
}
备注
16 pages main manuscript, 4 main figures; supplementary information containing additional data is included