Organické magnety s magnetickým uspořádáním při pokojové teplotě odvozené z sp3 funkcionalizovaného grafenu

V současné době je grafen jedním z nejvíce zkoumaným materiálem díky jeho mimořádným elektrickým, optickým a transportním vlastnostem. Grafen vyskytující se v přírodě je sám o sobě nemagnetický. Aby grafen vykazoval magnetické vlastnosti, byly navrženy tři klíčové strategie, s cílem „vtisknutí“ magnetismu do grafenu. Jedná se o substituci, dopování, sp3 funkcionalizaci nebo o prostorové ohraničení. Naše nedávno vydaná publikace v Nature Communication je zaměřena právě na nově objevený derivát grafenu, hydroxofluorografen, který při vhodné -OH funkcionalizaci fluorografenu, vykazuje antiferomagnetické uspořádání při pokojové teplotě. Doposud ještě nebylo magnetické chování pozorováno u žádného jiného derivátu grafenu, ani u materiálu na sp-bázi. Při nízké teplotě, s vhodným poměrem F/OH, přechází hydroxofluorografen do feromagnetického stavu. Samoudržitelný magnetismus hydroxofluorografenu s vhodnou stechiometrií vychází z přítomnosti diradikálů spojených skrze supervýměnnou interakci a je stabilizovaný pomocí -OH skupin. Teoretický model řešící vliv stechiometrie na magnetické vlastnosti je ve velice dobré shodě s experimentálními daty. Navíc, je tento model univerzální pro všechny systémy na bázi sp3 funkcionalizovaného grafenu, kdy magnetismus je vyvolán defektem grafenu a nebo pomocí efektu diradikálů. Rozvoj magnetů na bázi grafenu při pokojové teplotě nabízí obrovské možnosti pro testování a potenciální aplikace v různých oblastech zahrnující například spintroniku, anebo magneticky oddělitelné nanonosiče.

Tuček, J.; Holá, K.; Bourlinos, A. B.; Błoński, P.; Bakandritsos, A.; Ugolotti, J.; Dubecký, M.; Karlický, F.; Ranc, V.; Čépe, K.; Otyepka, M.; Radek Zbořil, R. Room temperature organic magnets derived from sp³ functionalized graphene. Nat. Commun. 2017, 8, 14525. DOI: 10.1038/ncomms14525