我校物质学院于平课题组与上海交通大学王世勇课题组合作，成功合成原子尺度的Heptauthrene结构，并验证了该结构自旋三重态的存在。8月5日，该成果以“Atomically Precise Synthesisand Characterization of Heptauthrene with Triplet Ground State”为题，在国际知名学术期刊《Nano Letters》上在线发表。
由于可以通过设计π电子拓扑结构，实现调节其自旋特性，苯烯基纳米石墨烯（phenalenyl-based nanographenes）在制备自旋电子器件领域具有广泛应用前景。Heptauthrene 作为一种著名的由两个苯烯通过一个苯环连接而成的镜面结构，早在1958年Clar等人在溶液中进行尝试。然而由于其活跃的双自由基特性，利用传统的方式合成没有取代基的本征Heptauthrene具有很大的挑战性。
在本研究中，研究人员利用结合湿法化学与表面合成的方式，成功在Au(111)衬底上合成了原子级精确的Heptauthrene并通过超高分辨扫描隧道显微镜和原子力显微镜的实验手段，清晰地表征了该结构（图1所示）。为了探索该结构的电子态特性，结合Tight-Binding计算与STS的实验手段，表征了Heptauthrene的分子轨道信息，并发现在费米面附近的近藤态，证明了该结构磁性的存在。为了对该物理现象的诠释，研究人员通过变温实验、低温磁场实验以及配位H原子的脱附实验（如图2所示）验证了Heptauthrene具有自旋三重态的基态性质。
上海科技大学是该项研究成果的第一完成单位，于平课题组博士研究生苏学磊、硕士研究生杜清阳以及王世勇课题组博士研究生李灿为共同第一作者，于平教授、王世勇教授为共同通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金、上科大科研启动资金、上海市科技启明星项目和霍英东青年研究人员基金的支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c02939
图1：Heptauthrene的合成过程以及高分辨率STM图像和化学键分辨率的AFM图像
图2：配位H原子的脱附实验和低温磁性实验