边缘修饰纳米石墨烯的磁性

为研究碳基材料的磁性原理，采用第一性原理密度泛函理论分析了锯齿形边缘修饰石墨烯分子的多重自旋态，以选择合适的修饰元素。自由基碳修饰的 C64H17 显示最高自旋态最为稳定，这源于锯齿形边缘处两个上自旋的四面体分子轨道构型。相反，氧修饰的 C59O5H17 显示最低自旋态最为稳定，这是由于氧位点上四个自旋的抵消。硼修饰的 C59B5H22 在硼位点没有 π 分子轨道，导致稳定的分子自旋态为最低态。而 C59N5H2 有两个 π 电子，其自旋相互抵消，给出稳定的最低自旋态。硅修饰的 C59Si5H27 和磷修饰的 C59P5H22 由于在锯齿形位点插入大原子而呈现弯曲的分子几何结构，这也带来了复杂的自旋分布。自由基碳和二氢化碳修饰是设计碳基磁性材料的有前景的候选方案。