石墨烯纳米结构中未配对的p电子产生的π磁性具有弱自旋轨道耦合、长自旋相干时间和相干长度等特点，在自旋电子学和量子计算中具有潜在的应用价值。原子级精准设计调控纳米石墨烯链中自旋耦合的强度和方式，能够实现多种磁基态构筑。通常，纳米石墨烯的π磁性通过锯齿型边界等非凯库勒结构产生，其反应活性高，合成难度大。2021年，基于三角烯的自旋-1反铁磁链通过表面在位化学反应方法合成。但是，由于缺乏合适的构筑单元及高效的聚合反应策略，其他磁基态的纳米石墨烯链的合成仍面临挑战。其中，自旋-1/2反铁磁海森堡链作为最基础的磁相互作用量子模型，其实验构筑有望为量子模拟与量子计算等研究提供平台。
中国科学院院士、物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心研究员高鸿钧带领的联合研究团队，对自旋-1/2反铁磁海森堡链构筑及其自旋态调控开展了研究。该研究发展了全新的表面合成策略，利用氮杂原子邻位碳氢活化反应构筑出纳米石墨烯链状聚合物。研究运用化学键分辨的非接触式原子力显微镜，对这一聚合物链的化学结构进行成像，并结合其端基结构阐明了反应机制。该聚合物各单元中心的二氮掺杂与基底间发生电荷转移，生成S=1/2净自旋。这些自旋相互耦合表现出与链长奇偶性相关的磁基态。研究通过测量非弹性隧穿谱，在具有偶数个单元的聚合物链上发现了自旋激发，而在具有奇数个单元的聚合物链上发现了强度调制的近藤共振。基于自旋-1/2反铁磁海森堡模型的计算模拟显示，偶数聚合物链的磁基态为自旋单重态，其费米面附近表现为相对于零偏压对称的自旋激发信号，而奇数聚合物链的磁基态为自旋双重态，其净自旋主要分布在聚合物的奇数单元上，因此，其奇数单元上出现近藤共振，而偶数单元仅表现为自旋激发。随着链长增加，实验观测到的自旋激发能隙呈指数级衰减。这一现象与理论模型中无限长链上的零能隙自旋激发相吻合。
上述研究创造性地利用碳氢活化反应构筑出纳米石墨烯聚合物链，通过氮掺杂引入π磁性发现其自旋量子态的奇偶效应以及可能存在的零能隙自旋激发。这是在国际上首次构筑出基于纳米石墨烯的自旋-1/2反铁磁海森堡链，为未来有机纳米自旋电子学的应用奠定了基础，并为量子模拟和量子计算等研究提供了平台。
相关研究成果以Building spin-1/2 antiferromagnetic Heisenberg chains with diaza-nanographenes为题，发表在《自然-合成》（Nature Synthesis）上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和中国科学院相关项目的支持。
论文链接
基于氮掺杂纳米石墨烯的自旋-1/2反铁磁海森堡链的构筑及其自旋态调控
中国工程院院士、北京理工大学教授张军团队首创片上光谱复用感知架构，自主研制了全球首款百通道百万像素高光谱实时成像 为落实元首共识、深化教育交流合作，11月9日，中意大学校长对话会在北京大学举行。教育部部长怀进鹏出席对话会并致辞。他表示，中方坚持教育开放发展，愿同包括意大利在内的世界各国扩大学术交流和教育合作规模，积极参与 辽宁省深入学习贯彻习近平总书记关于教育的重要论述，深入贯彻落实党的二十届三中全会精神和全国教育大会精神，聚焦学校安全治理、教育管理秩序、师德师风建设等关键领域和重要环节，推动基础 中国教育新闻网-中国教育新闻网讯（记者 赵彩侠 纪秀君 田玉）“一定要珍视儿童的问题，紧扣儿童的逻辑去解决问题，真正尊重儿童的情感。”10月31日，在主题为“以情立教 启智润心”的中国教育报第十 中国教育报-中国教育新闻网讯（特约通讯员 苏勤）日前，内蒙古通辽市确定科尔沁区为全市首批深化新时代教育评价改革试点地区，通辽市第一中学等22所学校（幼儿园）为全市首批深化新时代教育评价改革试点 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 史望颖）近日，宁波市体育美育“一生一技 一生一艺”现场推进会在鄞州区第二实验小学教育集团召开。本次推进会旨在展示和推广宁波市各学校在体育美育方面的优 。本文链接：科学家构筑出基于纳米石墨烯的自旋-1/2反铁磁海森堡链http://www.sushuapos.com/show-12-824-0.html
声明：本网站为非营利性网站，本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。