上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)學(xué)院于平課題組與上海交通大學(xué)王世勇課題組合作，成功合成原子尺度的Heptauthrene結(jié)構(gòu)，并驗證了該結(jié)構(gòu)自旋三重態(tài)的存在。8月5日，該成果以“Atomically Precise Synthesisand Characterization of Heptauthrene with Triplet Ground State”為題，在國際知名學(xué)術(shù)期刊《Nano Letters》上在線發(fā)表。
圖1：Heptauthrene的合成過程以及高分辨率STM圖像和化學(xué)鍵分辨率的AFM圖像
由于可以通過設(shè)計π電子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實現(xiàn)調(diào)節(jié)其自旋特性，苯烯基納米石墨烯（phenalenyl-based nanographenes）在制備自旋電子器件領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。Heptauthrene 作為一種著名的由兩個苯烯通過一個苯環(huán)連接而成的鏡面結(jié)構(gòu)，早在1958年Clar等人在溶液中進(jìn)行嘗試。然而由于其活躍的雙自由基特性，利用傳統(tǒng)的方式合成沒有取代基的本征Heptauthrene具有很大的挑戰(zhàn)性。
在本研究中，研究人員利用結(jié)合濕法化學(xué)與表面合成的方式，成功在Au(111)襯底上合成了原子級精確的Heptauthrene并通過超高分辨掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的實驗手段，清晰地表征了該結(jié)構(gòu)（圖1所示）。為了探索該結(jié)構(gòu)的電子態(tài)特性，結(jié)合Tight-Binding計算與STS的實驗手段，表征了Heptauthrene的分子軌道信息，并發(fā)現(xiàn)在費米面附近的近藤態(tài)，證明了該結(jié)構(gòu)磁性的存在。為了對該物理現(xiàn)象的詮釋，研究人員通過變溫實驗、低溫磁場實驗以及配位H原子的脫附實驗（如圖2所示）驗證了Heptauthrene具有自旋三重態(tài)的基態(tài)性質(zhì)。
圖2：配位H原子的脫附實驗和低溫磁性實試驗
上?？萍即髮W(xué)是該項研究成果的第一完成單位，于平課題組博士研究生蘇學(xué)磊、碩士研究生杜清陽以及王世勇課題組博士研究生李燦為共同第一作者，于平教授、王世勇教授為共同通訊作者。該項研究得到了國家自然科學(xué)基金、上科大科研啟動資金、上海市科技啟明星項目和霍英東青年研究人員基金的支持。
