研究前沿：中科院物理所 纳米石墨烯-1/2海森堡链 | Nature Synthesis

具有 π 磁性的石墨烯纳米结构，为探索量子磁相互作用提供了化学可调材料体系。然而，由于构建模块的可用性有限，以及缺少用于链增长的高效聚合策略，实现具有可控自旋序的纳米石墨烯自旋链，极具挑战性。

近日，中国科学院物理所Xiaoshuai Fu, Li Huang，Ji Ma等，在Nature Synthesis上发文，报道了基于反芳香族二氮杂六-六-六苯并二硼烯（diaza-HBC）单元，成功地在表面合成了具有奇偶校验磁化的自旋-1/2 反铁磁性海森堡链。

利用不同的合成策略，制造了两种具有不同末端的自旋链，并在沿链的自旋耦合上，都表现出了强大的奇偶效应。 利用扫描隧道显微镜、非接触原子力显微镜、密度泛函理论计算和量子自旋模型综合研究表明，重氮-六溴环十二烷链的结构，并说明了它们的磁性，通过电子从重氮-六溴环十二烷核心捐献到金（111）基底，每单位自旋为 S = 1/2。在偶数链中，观察到了能隙激发，而在奇数链的奇数单元中，出现了增强的近藤共振，这是由于未配对的自旋沿链重新分布所致。

这一研究，为构建难以接近的纳米石墨烯自旋链，提供了有效策略，并揭示了磁性中的奇偶效应，为纳米级自旋电子学提供了潜在应用。

Building spin-1/2 antiferromagnetic Heisenberg chains with diaza-nanographenes.

基于二氮杂-纳米石墨烯，构建自旋-1/2 反铁磁海森堡链。

图1：重氮杂环丁烷单体的表面合成和近藤共振。

图2：重氮-六溴环十二烷链的表面合成。

图3：偶数重氮-六溴环十二烷链的自旋激发。

图4：奇数重氮-六溴环十二烷链的自旋激发。

文献链接

Fu, X., Huang, L., Li u, K. et al. Building spin-1/2 antiferromagnetic Heisenberg chains with diaza-nanographenes. Nat. Synth (2025).

https://doi.org/10.1038/s44160-025-00743-5

本文译自Nature。