論文の概要: Building spin-1/2 antiferromagnetic Heisenberg chains with diaza-nanographenes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.20511v1
- Date: Tue, 30 Jul 2024 02:58:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-31 18:28:58.118460
- Title: Building spin-1/2 antiferromagnetic Heisenberg chains with diaza-nanographenes
- Title（参考訳）: ジアザ-ナノキセンを用いたスピン-1/2反強磁性ハイゼンベルク鎖の創製
- Authors: Xiaoshuai Fu, Li Huang, Kun Liu, João C. G. Henriques, Yixuan Gao, Xianghe Han, Hui Chen, Yan Wang, Carlos-Andres Palma, Zhihai Cheng, Xiao Lin, Shixuan Du, Ji Ma, Joaquín Fernández-Rossier, Xinliang Feng, Hong-Jun Gao,
- Abstract要約: 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。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.13904791704878
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Understanding and engineering the coupling of spins in nanomaterials is of central importance for designing novel devices. Graphene nanostructures with {\pi}-magnetism offer a chemically tunable platform to explore quantum magnetic interactions. However, realizing spin chains bearing controlled odd-even effects with suitable nanographene systems is challenging. Here, we demonstrate the successful on-surface synthesis of spin-1/2 antiferromagnetic Heisenberg chains with parity-dependent magnetization based on antiaromatic diaza-hexa-peri-hexabenzocoronene (diaza-HBC) units. Using distinct synthetic strategies, two types of spin chains with different terminals were synthesized, both exhibiting a robust odd-even effect on the spin coupling along the chain. Combined investigations using scanning tunneling microscopy, non-contact atomic force microscopy, density functional theory calculations, and quantum spin models confirmed the structures of the diaza-HBC chains and revealed their magnetic properties, which has an S = 1/2 spin per unit through electron donation from the diaza-HBC core to the Au(111) substrate. Gapped excitations were observed in even-numbered chains, while enhanced Kondo resonance emerged in odd-numbered units of odd-numbered chains due to the redistribution of the unpaired spin along the chain. Our findings provide an effective strategy to construct nanographene spin chains and unveil the odd-even effect in their magnetic properties, offering potential applications in nanoscale spintronics.
- Abstract（参考訳）: ナノマテリアルにおけるスピンのカップリングの理解と工学は、新しいデバイスの設計において重要な役割を担っている。
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。
しかし、適切なナノグラフェン系で制御された奇数均一効果を持つスピン鎖の実現は困難である。
ここでは, 反芳香族ジアザ-ヘキサ-ペリ-ヘキサベンゾコロン (ジアザ-HBC) 単位をベースとした, パリティ依存磁化によるスピン-1/2反強磁性ハイゼンベルク鎖のその場合成に成功したことを示す。
異なる合成戦略を用いて、異なる末端を持つ2種類のスピン鎖を合成し、どちらも鎖に沿ったスピンカップリングに強い奇異な効果を示した。
走査トンネル顕微鏡、非接触原子間力顕微鏡、密度汎関数理論計算、量子スピンモデルを用いて、ダイアザ-HBC鎖の構造を確認し、ダイアザ-HBCコアからAu(111)基板への電子供与による単位あたりのS = 1/2スピンを持つ磁気特性を明らかにした。
偶数鎖でギャップ励起が観測され、一方、不対スピンの再分配により奇数鎖の奇数単位に拡張近藤共鳴が出現した。
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し, ナノスケールスピントロニクスへの応用の可能性を示した。
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