論文の概要: Janus graphene nanoribbons with a single ferromagnetic zigzag edge
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.05608v2
- Date: Sun, 20 Oct 2024 03:34:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-22 13:10:55.846779
- Title: Janus graphene nanoribbons with a single ferromagnetic zigzag edge
- Title（参考訳）: 単一強磁性ジグザグエッジを有するジャナスグラフェンナノリボン
- Authors: Shaotang Song, Yu Teng, Weichen Tang, Zhen Xu, Yuanyuan He, Jiawei Ruan, Takahiro Kojima, Wenping Hu, Franz J Giessibl, Hiroshi Sakaguchi, Steven G Louie, Jiong Lu,
- Abstract要約: ジグザグ縁グラフェンナノリボン(ZGNR)中のπ電子のトポロジー設計は、磁気量子現象とエキゾチック量子相をもたらす。
ZGNRにおけるクロスエッジ磁気カップリングの排除は、新しい種類の強磁性量子スピン鎖の実現を可能にする。
本稿では、2つの異なるエッジ構成を持つJanus GNRの形で、そのような強磁性GNRを設計および製造するための一般的なアプローチについて報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.160365538756164
- License:
- Abstract: Topological design of pi-electrons in zigzag-edged graphene nanoribbons (ZGNRs) leads to a wealth of magnetic quantum phenomena and exotic quantum phases. Symmetric ZGNRs typically exhibit antiferromagnetically coupled spin-ordered edge states. Eliminating cross-edge magnetic coupling in ZGNRs not only enables the realization of a new class of ferromagnetic quantum spin chains, enabling the exploration of quantum spin physics and entanglement of multiple qubits in the 1D limit, but also establishes a long-sought carbon-based ferromagnetic transport channel, pivotal for ultimate scaling of GNR-based quantum electronics. However, designing such GNRs entails overcoming daunting challenges, including simultaneous breaking of structural and spin symmetries, and designing elegant precursors for asymmetric fabrication of reactive zigzag edges. Here, we report a general approach for designing and fabricating such ferromagnetic GNRs in the form of Janus GNRs with two distinct edge configurations. Guided by Lieb's theorem and topological classification theory, we devised two JGNRs by asymmetrically introduced a topological defect array of benzene motifs to one zigzag edge, while keeping the opposing zigzag edge unchanged. This breaks structural symmetry and creates a sublattice imbalance within each unit cell, initiating a spin symmetry breaking. Three Z-shape precursors are designed to fabricate one parent ZGNR and two JGNRs with an optimal lattice spacing of the defect array for a complete quench of the magnetic edge states at the defective edge. Characterization via scanning probe microscopy/spectroscopy and first-principles density functional theory confirms the successful fabrication of Janus GNRs with ferromagnetic ground state delocalised along the pristine zigzag edge.
- Abstract（参考訳）: ジグザグ縁グラフェンナノリボン(ZGNR)中のπ電子のトポロジー設計は、豊富な磁気量子現象とエキゾチック量子相をもたらす。
対称ZGNRは一般的に反強磁性結合のスピン秩序エッジ状態を示す。
ZGNRにおけるクロスエッジ磁気カップリングの排除は、新しい種類の強磁性量子スピン鎖の実現を可能にし、量子スピン物理学の探索と1次元極限における複数の量子ビットの絡み合いを可能にするだけでなく、GNRベースの量子エレクトロニクスの究極的なスケーリングのために重要な炭素ベースの強磁性輸送チャネルを確立する。
しかし、そのようなGNRの設計には、構造対称性とスピン対称性の同時破壊や、反応性ジグザグエッジの非対称化のためのエレガントな前駆体の設計など、困難な課題を克服する必要がある。
本稿では、2つの異なるエッジ構成を持つJanus GNRの形で、そのような強磁性GNRを設計および製造するための一般的なアプローチについて報告する。
リーブの定理と位相分類理論により、2つのJGNRを非対称にベンゼンモチーフの位相的欠陥配列を1つのジグザグエッジに導入し、反対のジグザグエッジを一定に保ちながら考案した。
これは構造対称性を破り、各単位セル内で亜格子不均衡を生じさせ、スピン対称性の破れを開始する。
3つのZ字型前駆体は、1つの親ZGNRと2つのJGNRを、欠陥エッジにおける磁気エッジ状態の完全クエンチに対して、欠陥アレイの最適格子間隔で作製するように設計されている。
走査型プローブ顕微鏡・分光法および第1原理密度汎関数理論によるキャラクタリゼーションにより、原始ジグザグ縁に沿って非局在化された強磁性基底状態を持つヤヌスGNRの創成に成功したことが確認された。
関連論文リスト
- Building spin-1/2 antiferromagnetic Heisenberg chains with diaza-nanographenes [12.13904791704878]
π磁性を持つグラフェンナノ構造は、量子磁気相互作用を研究するための化学的に調整可能なプラットフォームを提供する。
スピン-1/2反強磁性ハイゼンベルク鎖のパリティ依存磁化による表面合成に成功したことを示す。
本研究は, ナノグラフェンスピン鎖の構築と磁気特性の奇異性効果を明らかにするための効果的な戦略を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-30T02:58:33Z) - Ferrimagnetism of ultracold fermions in a multi-band Hubbard system [34.95884242542007]
ハーフフィリング時にリーブ格子で実現された強磁性状態のシグネチャについて報告する。
非相互作用系からハイゼンベルク系への反発相互作用を増加させる際の強靭性を示す。
我々の研究は、カゴメ格子の量子スピン液体や近藤模型の重いフェルミオン挙動など、関連する多軌道モデルにおけるエキゾチック相の探索への道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-26T17:33:26Z) - Construction of topological quantum magnets from atomic spins on surfaces [6.884621917906393]
走査トンネル顕微鏡(STM)におけるスピン鎖と2次元スピンアレイを用いたトポロジカル量子ハイゼンベルクスピン格子の実証
この結果は、相互作用するスピンのエキゾチックな量子多体相をシミュレートするための重要なボトムアップアプローチを提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-03-21T05:41:20Z) - A Floquet-Rydberg quantum simulator for confinement in $\mathbb{Z}_2$
gauge theories [44.99833362998488]
量子技術分野の最近の進歩は、小型量子シミュレータの実現への道を開いた。
実時間力学の量子シミュレーションのためのスケーラブルなFloquetスキームを$mathbbZ$ LGTで提案する。
Floquet-Rydberg セットアップにおけるゲージ不変閉じ込め力学の観測が,現在の実験手法の到達点であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-11-28T13:01:24Z) - Revealing Emergent Magnetic Charge in an Antiferromagnet with Diamond
Quantum Magnetometry [42.60602838972598]
トポロジカルテクスチャの反面、磁気材料のエキゾチックな位相において重要な役割を担い、論理とメモリの応用を約束する。
反強磁性体では、これらのテクスチャは強磁性体に対する安定性とより高速なダイナミクスを示す。
無視可能なバックアクションによる高感度ベクトル磁場センシングの需要を満たす技術は、ダイヤモンド量子磁気メトリーである。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-21T18:30:20Z) - Quantum phase transition in magnetic nanographenes on a lead
superconductor [21.166883497183687]
量子スピンは超伝導とのエキゾチックな相互作用をホストするために提案されている。
磁性ナノグラフェンは、その無視可能なスピン軌道結合と結晶の分裂により、固有の量子磁気を宿ることが証明されている。
グラフェンハニカム格子の工学的サブラチテン不均衡によりPb(111)上のスピンS=1/2の磁気基底状態の原子的に精密な3つのナノグラフェンを作製した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-12T04:52:02Z) - Hole Spin Qubits in Ge Nanowire Quantum Dots: Interplay of Orbital
Magnetic Field, Strain, and Growth Direction [0.0]
準1次元構造のホールスピン量子ビットは、量子情報処理のための有望なプラットフォームである。
量子ビットが動作する磁場値において、磁場の軌道効果がスピン量子ビットの応答に強く影響を与えることを示す。
デバイスに垂直に印加された電場および磁場の影響を受け,Geの1次元ホールシステムについて検討した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-10-28T12:00:26Z) - Phase diagram of a distorted kagome antiferromagnet and application to
Y-kapellasite [50.591267188664666]
古典的レベルにおいても,豊富な基底状態の位相図が明らかになる。
提示されたモデルは、かごめ反強磁性の研究において新しい方向を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-28T18:00:03Z) - Designer Magnetism in High Entropy Oxides [41.74498230885008]
障害は相関や量子材料に支配的な影響を与えることがある。
磁気システムでは、スピンと交換障害は量子臨界性、フラストレーション、スピンダイナミクスへのアクセスを提供する。
我々は、高エントロピー酸化物が、量子材料を設計するための未探索の経路を示すことを示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-12T15:21:48Z) - Rectification induced by geometry in two-dimensional quantum spin
lattices [58.720142291102135]
2次元量子スピン鎖におけるスピン整流の発生における幾何学的非対称性の役割に対処する。
我々は、幾何的非対称性と不均一磁場が、XXモデルにおいてもスピン電流の整流を誘導できることを示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-02T18:10:02Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。