Атом водорода делает графен магнитным?


Графен обладает многими исключительными механическими и электронными свойствами, но он не магнитный. Чтобы сделать его магнитным, самая простая стратегия заключается в изменении его электронной структуры для создания неспаренных электронов.

Атом водорода делает графен магнитным

Исследователи могут добиться этого, например, путем удаления отдельных атомов углерода или адсорбции водорода на графене.

Это должно быть сделано очень контролируемым образом из-за особенности кристаллической решетки графена, которая состоит из двух подрешеток. Гонзалес-Эрреро и др. поместили на графен один атом водорода и использовали сканирующую туннельную микроскопию для обнаружения магнетизма в подрешетке, в которой отсутствует осажденный атом (см. перспективу Холлена и Гупты).

Изолированные атомы водорода, адсорбированные на графене, по прогнозам, могут индуцировать магнитные моменты.

Здесь мы показываем, что адсорбция одного атома водорода на графене индуцирует магнитный момент, характеризующийся состоянием спинового расщепления ~20 миллиэлектронвольт при энергии Ферми.

Наши эксперименты по сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), дополненные расчетами на основе первых принципов, показывают, что такое спин-поляризованное состояние в основном локализовано на углеродной подрешетке, противоположной той, на которой хемосорбирован атом водорода.

Атомами водорода можно манипулировать с атомной точностью

Изолированные атомы водорода, адсорбированные на графене, по прогнозам, могут индуцировать магнитные моменты.

Здесь мы показываем, что адсорбция одного атома водорода на графене индуцирует магнитный момент, характеризующийся состоянием спинового расщепления ~20 миллиэлектронвольт при энергии Ферми.

Наши эксперименты по сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), дополненные расчетами на основе первых принципов, показывают, что такое спин-поляризованное состояние в основном локализовано на углеродной подрешетке, противоположной той, на которой хемосорбирован атом водорода.

Эта атомарно модулированная спиновая текстура, простирающаяся на несколько нанометров от атома водорода, управляет прямой связью между магнитными моментами на необычайно больших расстояниях.

Манипулируя атомами водорода с атомной точностью с помощью наконечника СТМ, можно изменять магнетизм отдельных областей графена.