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[材料资讯] 于平课题组与合作者合成原子尺度的Heptauthrene结构,并验证了该结构自旋三重态的存在

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发表于 2020-8-11 16:17:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
我校物质学院于平课题组与上海交通大学王世勇课题组合作,成功合成原子尺度的Heptauthrene结构,并验证了该结构自旋三重态的存在。8月5日,该成果以“Atomically Precise Synthesisand Characterization of Heptauthrene with Triplet Ground State”为题,在国际知名学术期刊《Nano Letters》上在线发表。
        由于可以通过设计π电子拓扑结构,实现调节其自旋特性,苯烯基纳米石墨烯(phenalenyl-based nanographenes)在制备自旋电子器件领域具有广泛应用前景。Heptauthrene 作为一种著名的由两个苯烯通过一个苯环连接而成的镜面结构,早在1958年Clar等人在溶液中进行尝试。然而由于其活跃的双自由基特性,利用传统的方式合成没有取代基的本征Heptauthrene具有很大的挑战性。

Heptauthrene的合成

Heptauthrene的合成

图1:Heptauthrene的合成过程以及高分辨率STM图像和化学键分辨率的AFM图像

Heptauthrene的合成

Heptauthrene的合成

图2:配位H原子的脱附实验和低温磁性实验




        在本研究中,研究人员利用结合湿法化学与表面合成的方式,成功在Au(111)衬底上合成了原子级精确的Heptauthrene并通过超高分辨扫描隧道显微镜和原子力显微镜的实验手段,清晰地表征了该结构(图1所示)。为了探索该结构的电子态特性,结合Tight-Binding计算与STS的实验手段,表征了Heptauthrene的分子轨道信息,并发现在费米面附近的近藤态,证明了该结构磁性的存在。为了对该物理现象的诠释,研究人员通过变温实验、低温磁场实验以及配位H原子的脱附实验(如图2所示)验证了Heptauthrene具有自旋三重态的基态性质。
       上海科技大学是该项研究成果的第一完成单位,于平课题组博士研究生苏学磊、硕士研究生杜清阳以及王世勇课题组博士研究生李灿为共同第一作者,于平教授、王世勇教授为共同通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金、上科大科研启动资金、上海市科技启明星项目和霍英东青年研究人员基金的支持。
       论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c02939


        文章来源:上海科技大学
        于平,上海科技大学。2004年于南开大学获得理学学士学位; 2009年于复旦大学获得物理学博士学位; 2009年至2015年先后在德国马普微结构物理研究所(Max Planck Institute of Microstructure physics) 和德国雷根斯堡大学(University of Regensburg) 进行博士后研究; 2016年2月加入上海科技大学物质科学与技术学院任助理教授。
       王世勇,上海交通大学教授。2009年7月本科毕业于电子科技大学电子信息科学与技术专业,2013年11月于香港科技大学物理系获博士学位。2013年12月-2017年11月,在瑞士联邦材料科学与技术实验室从事博士后研究。2017年9月加盟上海交通大学物理与天文学院,任特别研究员,博士生导师。主要从事于凝聚态物理及相关领域的前沿研究,利用扫描探针显微镜研究有机单分子,导电聚合物,石墨烯纳米带等低维有机纳米结构的物理化学特性。近几年来,在相关方向做出了一些工作:(1)合成并表征了具有原子精度的石墨烯纳米带;(2)揭示了有机高分子聚合物的导电机理;(3)利用原子力显微镜,在化学键精度下探索表面化学反应;(4)改善了STM原子操纵技术,构建多个人造系统用于检验凝聚态前沿理论预测。迄今,发表了1篇书籍章节以及20余篇学术论文,H因子11。其中以第一作者在《Nature》上发表文章2篇,《Nature Communications》1篇,《Physical Review Letters》2篇,《ACS nano》1篇,《Nano Letters》1篇,以及《Physical Review B》3篇。


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