牛津大學今日Nature：石墨烯領域獲新突破！納米帶還可以這么玩

【引言】

石墨烯是碳原子的單層網絡，具有優異的電子和機械性能。納米級寬度的石墨烯帶（納米帶）能夠表現出半金屬性和量子限制效應。對于自旋電子學和量子計算器件來說，石墨烯納米帶的相干操作前景可觀，研究人員已經從理論角度對其磁性邊緣進行了廣泛的研究。然而，納米帶的邊緣不能以原子精度產生，同時石墨烯末端化學性質不穩定，這兩個問題一直阻礙著研究的進展。

【成果簡介】

北京時間2018年5月31日，Nature在線發表了英國牛津大學材料系Lapo Bogani（通訊作者）團隊題為“Magnetic edge states and coherent manipulation of graphene nanoribbons”的文章，通過穩定的自旋軸承基團功能化分子石墨烯納米帶，研究解決了其研究進程中的兩大問題。實驗觀察到預測的非局域磁邊緣狀態，并測試了自旋動力學和自旋-環境相互作用的理論模型。與非石墨化的參考材料相比，能夠清楚地識別自由基功能化石墨烯納米帶的特征行為。研究量化了自旋軌道耦合的參數，定義了相互作用模式，并確定了自旋退相干通道。即使沒有任何優化，自旋相干時間能夠在室溫下的微秒范圍內，實現邊緣和自由基自旋之間的量子反演操作。該課題提供了一種在石墨烯納米帶實驗中測試磁性理論的方法。研究觀察到的相干時間開辟了在量子自旋電子器件中使用磁性納米帶的新里程碑。

【圖文導讀】

圖1. 功能化的石墨烯納米帶

圖2. 靜態光譜和磁性相互作用路徑

圖3. 自旋晶格弛豫和自旋相干時間

圖4. 石墨烯納米帶中的超精細耦合和多旋轉可操作性

文獻鏈接：Magnetic edge states and coherent manipulation of graphene nanoribbons（Nature,2018,DOI: 10.1038/s41586-018-0154-7）

本文由材料人Meadow供稿，材料人整理編輯。

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