摘要
与经典的自旋不同，量子磁体是通过交换相互作用相互作用的自旋系统，并表现出集体量子行为，如分数激励。分子磁常源于d/f但它们的自旋-轨道耦合和晶体场诱发了显著的磁各向异性，打破了量子自旋的旋转对称性。因此，在无金属体系中构建量子纳米磁铁具有重要意义。我们在无金属多卟啉体系的基础上合成了单个量子纳米磁铁。首先在超高真空条件下在Au(111)上制备了2 ~ 5个卟啉共价链，然后利用扫描隧道显微镜的尖端从选定的碳上去除氢原子。特定的卟啉单位转化为自由基或双基状态，使卟啉内和卟啉间磁性耦合调节成为可能。合成链的磁性表征表明所构建的年代= 1/2反铁磁体表现为间隙激发，而年代= 1反铁磁体在偶数和奇数自旋链之间表现出不同的端点状态，与海森堡模型计算一致。
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数据可用性
支持本研究结果的数据可在论文及其补充信息中找到。补充资料包括分子前体的实验细节、合成步骤和表征数据，以及计算细节。源数据都提供了这张纸。
代码的可用性
海森堡哈密顿量是用Python求解的。此代码的详细信息可根据要求从相应作者处获得。
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确认
中国国家重点研发计划(no.;国家自然科学基金项目(no. 11874258、12074247);上海市科技启明星项目(no. 2020YFA0309000);20QA1405100)、霍英东青年研究基金、上海交通大学青年研究基金(no.;21日×010200846)。国家科技部资助项目(资助号:2019YFA0308600、2016YFA0301003、2016YFA0300403)、国家自然科学基金资助项目(资助号:11521404、11634009、92065201、11874256、11790313、11861161003)、中国科学院战略重点研究计划项目(资助号:2016YFA0301003、2016YFA0300403);上海市科学技术委员会(批准号:2019SHZDZX01、19JC1412701、20QA1405100)。我们感谢上海交通大学高性能计算中心π 2.0集群。
作者信息
作者和隶属关系
贡献
S.W.构思了这个实验。Y.Z, Li c.s and g.z进行了SPM实验。K.J.和x.z合成了分子前体。Y. Liu在气相中进行了DFT计算。M.P.和E.K.对Au(111)进行了DFT计算。C. Li和M.Q.进行了建模计算。邓国刚、李艳英、刘忠忠、江俊分析了STS数据。这篇论文的作者是S.W, y.z和c.c Li。所有作者都讨论了结果和含义，并在各个阶段对手稿进行了评论。
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相互竞争的利益
作者声明没有竞争利益。
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同行评审信息
化学性质感谢Pavel Jelinek, Jiong Lu, Oleg Yazyev和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。
额外的信息
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权利与权限
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关于本文
引用本文
赵颖，蒋凯，李c，李永华，李永华。et al。表面无金属卟啉链中的量子纳米磁铁。Nat,化学。(2022)。https://doi.org/10.1038/s41557-022-01061-5
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DOI：https://doi.org/10.1038/s41557-022-01061-5
