上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)學(xué)院于平課題組與上海交通大學(xué)王世勇課題組合作，成功合成原子尺度的Heptauthrene結(jié)構(gòu)，并驗(yàn)證了該結(jié)構(gòu)自旋三重態(tài)的存在。8月5日，該成果以“Atomically Precise Synthesisand Characterization of Heptauthrene with Triplet Ground State”為題，在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《Nano Letters》上在線發(fā)表。
圖1：Heptauthrene的合成過(guò)程以及高分辨率STM圖像和化學(xué)鍵分辨率的AFM圖像
由于可以通過(guò)設(shè)計(jì)π電子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)其自旋特性，苯烯基納米石墨烯（phenalenyl-based nanographenes）在制備自旋電子器件領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。Heptauthrene 作為一種著名的由兩個(gè)苯烯通過(guò)一個(gè)苯環(huán)連接而成的鏡面結(jié)構(gòu)，早在1958年Clar等人在溶液中進(jìn)行嘗試。然而由于其活躍的雙自由基特性，利用傳統(tǒng)的方式合成沒(méi)有取代基的本征Heptauthrene具有很大的挑戰(zhàn)性。
在本研究中，研究人員利用結(jié)合濕法化學(xué)與表面合成的方式，成功在Au(111)襯底上合成了原子級(jí)精確的Heptauthrene并通過(guò)超高分辨掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的實(shí)驗(yàn)手段，清晰地表征了該結(jié)構(gòu)（圖1所示）。為了探索該結(jié)構(gòu)的電子態(tài)特性，結(jié)合Tight-Binding計(jì)算與STS的實(shí)驗(yàn)手段，表征了Heptauthrene的分子軌道信息，并發(fā)現(xiàn)在費(fèi)米面附近的近藤態(tài)，證明了該結(jié)構(gòu)磁性的存在。為了對(duì)該物理現(xiàn)象的詮釋，研究人員通過(guò)變溫實(shí)驗(yàn)、低溫磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)以及配位H原子的脫附實(shí)驗(yàn)（如圖2所示）驗(yàn)證了Heptauthrene具有自旋三重態(tài)的基態(tài)性質(zhì)。
圖2：配位H原子的脫附實(shí)驗(yàn)和低溫磁性實(shí)試驗(yàn)
上?？萍即髮W(xué)是該項(xiàng)研究成果的第一完成單位，于平課題組博士研究生蘇學(xué)磊、碩士研究生杜清陽(yáng)以及王世勇課題組博士研究生李燦為共同第一作者，于平教授、王世勇教授為共同通訊作者。該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、上科大科研啟動(dòng)資金、上海市科技啟明星項(xiàng)目和霍英東青年研究人員基金的支持。
