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自旋极化一定会带来磁性吗?
浏览:发布时间:2017-05-19作者:admin[我要打印]

受泡利不相容原理支配,当微观分子体系中存在电子未配对占据现象时自旋极化效应就相伴产生,而这在纯碳系统低维结构中也被认为是磁性的重要来源。原子与分子物理研究所硕士生徐德璇同学在导师王志刚教授指导下,首先汇总了以往涉及到的纯碳体系磁特性研究报道,发现这些磁性的来源基本上是由外来碳原子表面吸附产生,并且发现这些磁性结论基本都是在一维纳米管和二维石墨烯上得到。而这两种低维结构的一个共同特点,是只含有碳原子围起的六边形,如此只存在六边形与六边形相邻的[6, 6]结构。而以C60为代表的富勒烯作为一种零维纯碳系统,它与一维纳米管和二维石墨烯的明显区别在于,表面同时存在六边形与六边形相邻的[6, 6]结构,也存在六边形与五边形相邻的[5, 6]结构。

有鉴于此,徐德璇等同学进一步对几个纯碳富勒烯结构的[6, 6]和[5, 6]结构上吸附碳原子的自旋极化特性进行了研究。让人惊讶的是,在[5, 6]结构上的碳原子吸附虽然也是自旋极化的,但却可能会因为电荷转移及电子反平行占据而导致一种比磁性态更稳定的非磁性结构。这也是首次实现了纯碳体系中反常自旋极化效应的预测,并将会有助于理解一些实验探测结果与理论计算结论无法相符合的原因。相关成果以“An unusual spin-polarized electron state in fullerene induced by thecarbon adatom defect”为题,近日在线发表于Nanoscale杂志(2017, DOI:  10.1039/C7NR02335A, http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/nr/c7nr02335a#!divAbstract)。

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近几年,在国家自然科学基金青年-面上连续资助项目《典型碳分子缺陷系统中自旋极化的电子特性理论研究》资助下,王志刚教授课题组对碳体系的自旋极化特性进行了广泛深入研究,并发展了相应的电子关联计算方法,发表了二十余篇紧密相关的科技论文,并受邀撰写自旋极化研究的综述论文两篇。这些工作也得到吉林大学超级计算中心的大力支持。

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