科学家在70年后终于合成了革命性的碳基磁性材料

2022年01月29日 00:31 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

来自大阪大学和大阪市立大学的研究人员合成了一种分子并使其结晶化,否则这种分子太不稳定,无法在实验室中充分研究,它是一类革命性磁体的模型。

自2004年首次报道生产以来,研究人员一直在努力使用石墨烯和类似的碳基材料来革新电子、体育和许多其他学科。现在,来自日本的研究人员有了一个发现,将推动长期以来难以企及的纳米石墨烯磁体领域。


在最近发表在《美国化学学会杂志》上的一项研究中,来自大阪大学的研究人员和合作者合成了一种具有磁性的晶体纳米石墨烯,这种磁性从20世纪50年代起就被理论上预测了,但直到现在,除了在极低温度下,还没有得到实验证实。


石墨烯是一个单层的二维碳环片,以蜂窝状格子排列,它表现出高效、长距离的电荷传输,并具有比类似厚度的钢铁高得多的强度。石墨烯的纳米结构边缘表现出磁和电子特性,研究人员希望能够利用这些特性。然而,石墨烯纳米片很难制备,也很难研究其人字形边缘的特性。通过使用一种更简单但先进的模型系统(称为三角烯)来克服这些挑战是大阪大学研究人员旨在解决的问题。


长期以来,三角烯一直无法以晶体形式合成,因为它的聚合不受控制。现在研究人员发现三角烯衍生物在室温下是稳定的,但必须保存在惰性气氛中,因为当暴露在氧气中时它会慢慢降解。然而,结晶是可能的,这使其理论上预测的特性得到确认,例如分子的人字形边缘上未配对电子的定位。

通过测量其光学和磁学特性,研究人员确认这种分子处于三重基态,这是一种电子状态,可以作为人字形边缘纳米石墨烯实验上可操作的模型。这些结果具有重要的应用价值。研究人员可以扩展合成程序,以增加分子中碳环的数量,并进行先进形式的纳米石墨烯化学合成。

这样一来,大阪大学和大阪市立大学的研究人员可能能够合成对未来先进电子和磁体具有基础作用的材料,并对现代电子学中无处不在的硅进行补充。

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