摘要：研究人员最近在下一代碳量子材料的发展方面取得了重大突破，这为量子电子的发展开辟了新的视野。这项创新涉及一种新型的石墨烯纳米替宾（GNR），名为Janus GNR（JGNR）。该材料具有独特的曲折边缘，其中一个边缘位于其中一个边缘。这种独特的设计实现了一维铁磁自旋链，该链可能在量子电子和量子计算中具有重要的应用。...

来自新加坡国立大学（NUS）的研究人员最近在下一代碳量子材料的发展方面取得了重大突破，为量子电子的发展开辟了新的范围。

这项创新涉及一种新型的石墨烯纳米替宾（GNR），名为Janus GNR（JGNR）。该材料具有独特的曲折边缘，其中一个边缘位于其中一个边缘。这种独特的设计实现了一维铁磁自旋链，该链可能在量子电子和量子计算中具有重要的应用。

这项研究是由卢·吉恩（Lu Jiong）副教授和他的NUS化学系的团队与国际合作伙伴合作的。

石墨烯是纳米级蜂窝碳结构的狭窄条的石墨烯纳米纤维，由于原子的π-轨道中未配对的电子的行为而表现出显着的磁性特性。通过将边缘结构的原子精确的工程变成锯齿形布置，可以构建一个一维自旋通道。此功能为在自旋设备中的应用或作为下一代多Qubit Systems的应用提供了巨大的潜力，这些系统是量子计算的基本构建块。

贾努斯（Janus）是古罗马起步和结尾的神，经常被描绘成两个面孔指向相反的方向，代表了过去和未来。 “ Janus”一词已应用于材料科学中，以描述在相对方面具有不同特性的材料。 JGNR具有一种新颖的结构，只有一个带有锯齿形形式的色带边缘，使其成为世界上第一个一维铁磁碳链。这种设计是通过采用Z形的前体设计来实现的，该设计在其中一个曲折边缘引入了周期性的六边形碳环，打破了色带的结构和自旋对称性。

Assoc Prof lu说：“磁石墨烯纳米纤维 - 由熔融苯环形成的石墨烯条狭窄 - 由于其长期旋转的连贯性时间以及在室温下运行的潜力，为量子技术提供了巨大的潜力。在此类系统中创建一项艰巨的单个Zigzag边缘，是为了实现多个量子的量子，以实现多种量子的量子，以实现多种量子的量子。

重大成就是合成化学家，材料科学家和理论物理学家之间密切合作的结果，包括美国加州大学伯克利分校的史蒂芬·卢伊教授，日本京都大学的萨库乔教授和其他撰稿人。

研究突破发表在《科学杂志》上自然2025年1月9日。

创建Janus石墨烯Nanoribbons

为了产生JGNR，研究人员最初设计并合成了一系列特殊的“ Z形”分子前体，这是通过常规的化学化学化学。然后将这些前体用于后续地面合成，这是在超清洁环境中进行的一种新型的固相化学反应。这种方法使研究人员能够精确控制原子水平石墨烯纳米容器的形状和结构。

“ Z形”设计允许通过独立修改两个分支之一来进行不对称的制造，从而创建了所需的“有缺陷的”边缘，同时保持另一个锯齿形边缘不变。此外，调整修改分支的长度可以调制JGNR的宽度。通过最新的扫描探针显微镜/光谱和第一原理密度的功能理论的表征证实了JGNR的成功制造具有铁电磁基态，专为沿单个曲折边缘而定位。

“新型JGNR的理性设计和地下综合代表了实现一维铁磁链的概念性和实验性突破。创建这样的JGNR不仅可以扩大外来量子磁力的精确工程的可能性，并使其具有强有力的旋转阵列，使其成为新的旋转阵列，以实现新的旋转。具有可调式带盖的通道，可以以一维极限推进基于碳的旋转型。”