氮掺杂石墨烯中的铁磁性

在抗磁性石墨烯中诱导出稳健的长程磁序仍是一项挑战。尽管氮掺杂石墨烯被报道为一种有前景的候选材料，但其相应的交换机制仍不清楚，且对进一步调控和操纵磁性至关重要。基于第一性原理计算，我们系统研究了局域磁矩的形成以及各种缺陷复合物之间的伴随相互作用。讨论了吸附原子扩散对差异缺陷丰度的重要性。我们识别出了导致巡游磁矩与局域磁矩的单个氮复合物。发现复合物之间的磁相互作用取决于浓度、复合物类型、子晶格、距离和取向。我们提出，在普遍存在的石墨化复合物中，源于巡游 $\pi$ 电子的离域磁矩之间的直接交换机制是观测到铁磁性的原因。我们表明 B 共掺杂可进一步改善铁磁性。目前的结果将有助于从微观上理解当前的实验结果，并激励人们按照所提出的合成策略开展实验以产生稳健的磁性。