在单个锯齿形边缘上具有局部状态的 Janus 石墨烯纳米带
锯齿形边缘石墨烯纳米带 （ZGNR） 中π电子的拓扑设计导致了丰富的磁性量子现象和奇异的量子相。对称 ZGNR 通常显示反铁磁耦合的自旋有序边缘状态。消除 ZGNR 中的交叉边磁耦合不仅可以实现一类铁磁量子自旋链，从而能够探索量子自旋物理学和一维极限中多个量子比特的纠缠，而且还建立了一个长期寻求的碳基铁磁传输通道，对于基于 GNR 的量子电子学的最终扩展至关重要。
在这里，我们报告了一种以 Janus GNR （JGNR） 形式设计和制造这种铁磁 GNR 的一般方法，具有两种不同的边缘配置。以 Lieb 定理和拓扑分类理论为指导，我们通过将苯基序的拓扑缺陷阵列不对称地引入一个锯齿形边缘，同时保持相对的锯齿形边缘不变，设计了两个 JGNR。这打破了结构对称性，并在每个晶胞内产生亚晶格不平衡，从而引发自旋对称性破坏。设计了三个 Z 形前驱体来制造一个母体 ZGNR 和两个 JGNR，这些前驱体具有缺陷阵列的最佳晶格间距，以完全淬灭“缺陷”边缘的磁边缘状态。通过扫描探针显微镜和光谱学以及第一性原理密度泛函理论进行的表征证实了 JGNR 的成功制造，其铁磁基态位于原始锯齿形边缘。
