物理学院 School of Physics, Nanjing University

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通过空位工程调节石墨烯的磁

2016年03月18日

报告人:汤怒江副教授
报告时间:3月22日 中午12:00
报告地点:唐楼 B501
报告题目:通过空位工程调节石墨烯的磁


摘要:石墨烯一直是实验和理论研究的前沿。该材料和其它无机自旋电子材料相比,自旋扩散长度要高约3个数量级(达1.5~2 微米),这有利于人工调控其自旋,故这类材料在自旋电子学器件中具有潜在应用前景。但由于其完美的π电子配对网络,石墨烯是一种本征非磁性材料,不存在局域磁矩,这限制了该类材料在自旋电子学器件上的应用。因此,如何在本征非磁的低维碳材料中引入高浓度的局域磁矩,并使之发生铁磁耦合而实现长程铁磁有序,是迫切需要解决的一个关键科学问题。
本报告将讲述通过首创的氟化结合热退氟技术,在石墨烯中实现高浓度、和浓度可调的空位工程技术。通过超高分辨球差校正透射电镜对其结构的表征,我们将从原子尺度上展示该技术能够在石墨片的基面上制造高浓度的Shuffle型空位。我们通过测量其磁性,实验上证实了理论预言的Shuffle空位诱导的磁。尽管大量理论研究表明氮掺杂可在石墨烯中诱导磁,但由于氮原子只能掺杂在石墨层的空位位置处,加之空位浓度有限,使得其掺杂浓度较低,这就限制了通过氮掺杂引入磁的效果。我们将展示借助我们的空位工程技术,成功实现了对石墨烯的氮超掺杂。我们还将展示氮原子在石墨片上的分布具有高度均匀的特征。磁性研究发现:氮的超掺杂引入了高浓度的局域自旋,有利于自旋间发生强的铁磁耦合,并实现了到目前为止报道的最强的铁磁性石墨烯。此外,我们还将展示通过该技术实现的对氮掺杂度的精确调控,并展示氮掺杂度对其磁矩和居里点的影响。最后,为了验证该技术的普适性,还将展示该超掺杂技术实现的1)对零维石墨烯量子点和一维碳纳米管的超高浓度的氮掺杂;和2)对低维碳材料中的硫和硼的超掺杂。也将展示氮超掺杂石墨烯卓越的超级电容和氧催化等特性。



简历:
汤怒江,1973年3月生,南京大学物理学院副教授/硕导。2005年6月于南京大学物理系获得凝聚态物理专业博士学位,师从都有为院士。2005年11月至2008年8月在南京大学物理系从事博士后研究。2008年8月开始在南京大学物理系工作,同年12月被评为副教授。近年来在低维碳的磁性方面开展了一系列研究工作。近年来主持国家自然基金3项、江苏省青年学术带头人基金1项及973子课题一项。相关研究在国际学术刊物上发表SCI论文57篇;包括Nature Commun.、Sci. Rep.、ACS Nano、Adv.Funct.Mater.及Appl.Phys.Lett.等;获得2014年度江苏科学技术二等奖1项(排名第二),获批国家发明专利7项。

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