Abstrakt
Grafen – 2D alotrop uhlíku – stále vzbuzuje významnou pozornost vědecké komunity od jeho izolace v roce 2004. Mimo vynikající elektrickou vodivost a velkou plochu povrchu vykazuje grafen dlouhou dobu života spinových stavů a omezené hyperjemné interakce, což jej činí slibným kandidátem pro potenciální aplikace ve spintronice a medicíně za předpokladu, že se stane magnetickým. Ideální grafen je totiž diamagnetický v důsledku intrinstické sp2 hybridizace. Proto byly navrženy rozmanité strategie jak vnuknout grafenu magnetické vlastnosti. Z nedávno publikovaných teoretických a experimentálních studií vyplývá, že stabilní magnetické momenty jsou v mřížce grafenu indukovány v důsledku zavedení defektů. Mezi defekty řadíme lokální perturbace topologie, bodové a čárové poruchy, vakance, substituční atomy, adatomy, smíšenou sp2/sp3 hybridizaci způsobenou chemickou funkcionalizací a hrany. Aby se ustanovilo dlouhodosahové magnetické uspořádání přes mřížku grafenu, je nutné, aby magnetické momenty indukované defekty komunikovaly mezi sebou. Existují nicméně pochybnosti, zda-li medium zprostředkovávající magnetické interakce v grafenu je natolik silné, aby udržovalo „magnetickou komunikační cestu“ mezi magnetickými momenty a tím zajistilo stabilitu magnetického uspořádání na dlouhou vzdálenost, které bude samoudržitelné i při relativně vysokých teplotách.
V rámci přednášky budou představeny strategie k vnuknutí magnetických vlastností grafenu zahrnující zejména dopaci mřížky grafenu neuhlíkovými atomy a chemickou funkcionalizaci jeho povrchu. Konkrétně bude pozornost věnována dopaci mřížky grafenu atomy síry a dusíku s důrazem na vliv chemické a elektronické povahy dopujícího prvku, koncentrace dopace a strukturních konfigurací indukovaných dopací na vývin magnetických vlastností v grafenu.1,2 Rovněž bude představen nový derivát grafenu, tzv. hydroxofluorografen, který je vnímám jako první příklad organického magnetu založeného na grafenu, vykazující magnetické uspořádání na dlouhou vzdálenost, udržitelné až do pokojové teploty v důsledku příhodné sp3 funkcionalizace povrchu grafenu.3 Experimentálně dosažené výsledky budou kriticky konfrontovány s teoretickými předpověďmi, vyzvedávající významnou roli teoretických modelů k popisu a pochopení magnetického chování materiálů na bázi grafenu.
Reference
- Tucek, J.; Blonski, P.; Sofer, Z.; Simek, P.; Petr, M.; Pumera, M.; Otyepka, M.; Zboril, R. Sulfur Doping Induces Strong Ferromagnetic Ordering in Graphene: Effect of Concentration and Substitution Mechanism. Adv. Mater. 2016, 28, 5045-5053. DOI: 10.1002/adma.201600939
- Blonski, P.; Tuček, J.; Sofer, Z.; Mazánek, V.; Petr, M.; Pumera, M.; Otyepka, M.; Zbořil, R. Doping with Graphitic Nitrogen Triggers Ferromagnetism in Graphene. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3171-3180, DOI: 10.1021/jacs.6b12934.
- Tuček, J.; Holá, K.; Bourlinos, A. B.; Błoński, P.; Bakandritsos, A.; Ugolotti, J.; Dubecký, M.; Karlický, F.; Ranc, V.; Čépe, K.; Otyepka, M.; Zbořil, R. Room temperature organic magnets derived from sp3 functionalized graphene. Nat. Commun. 2017, 8, 14525, DOI: 10.1038/ncomms14525.
