美國化學學會主辦的納米材料科學的權威雜志《Nano Letters》最近刊發了工學院先進材料與納米技術系、北京大學應用物理與技術研究中心孫強教授研究組的論文“Ferromagnetism in Semihydrogenated graphene sheet” (http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/nl9020733)，報導了他們在單層石墨烯磁性研究方面的最新成果。
單層石墨烯（graphene）是目前國際上最熱點的研究領域之一，它是一種帶隙為零的非磁性金屬材料，具有許多新奇的物理特性和廣泛的應用前景。為了使graphene具有磁性，科學家提出了各種辦法包括將它剪切成具有zigzag構型的零維或一維nano-ribbon結構、或產生缺陷和引入雜質原子等。現有的這些方法不但破壞了graphene的結構完整性，所產生的磁性呈非均勻分布，而且實驗上難以控制。孫強教授研究組首次提出了通過半氫化的方法在graphene中實現鐵磁性的思想，并將半氫化的graphene命名為graphone, 這是在繼graphene, graphane 之后所引入的新的結構形態。孫強教授研究組應用自旋極化的密度泛函理論, 研究發現當氫原子吸附在石墨烯的部分碳原子上時，石墨烯的π鍵被破壞，導致每個沒有被氫化的碳原子產生一個未配對的2p電子，它們之間長程交換耦合，形成穩定的鐵磁性，其居里溫度大約在278 ~ 417 K。這比目前已知的方法更具有可控性和可操作性，它不但能保持graphene 骨架結構的完整性和磁性的均勻分布， 而且還能避免在組裝nano-ribbon 的過程中所引起的磁性的粹滅。該研究成果將拓廣graphene sheet 的應用前景,這種新型二維鐵磁性graphone sheet可望應用于自旋電子學和微電子學等多種領域。《Nano Letters》的審稿人高度評價這一工作，指出“The manuscript presents nice new scientific ideas and concepts. It certainly will trigger new experiments…”, “The ideas are inspiring…”。
該論文的第一作者周健是孫強教授的碩士研究生, 該論文的合作者包括弗吉尼亞聯邦大學物理系王前副教授、P. Jena教授，中國科學院上海技術物理研究所陳效雙研究員，以及日本東北大學金屬材料研究所Y. Kawazoe教授。該研究得到國家自然科學基金委的資助。
鐵磁性二維graphone sheet的結構模型
單層石墨烯（graphene）是目前國際上最熱點的研究領域之一，它是一種帶隙為零的非磁性金屬材料，具有許多新奇的物理特性和廣泛的應用前景。為了使graphene具有磁性，科學家提出了各種辦法包括將它剪切成具有zigzag構型的零維或一維nano-ribbon結構、或產生缺陷和引入雜質原子等。現有的這些方法不但破壞了graphene的結構完整性，所產生的磁性呈非均勻分布，而且實驗上難以控制。孫強教授研究組首次提出了通過半氫化的方法在graphene中實現鐵磁性的思想，并將半氫化的graphene命名為graphone, 這是在繼graphene, graphane 之后所引入的新的結構形態。孫強教授研究組應用自旋極化的密度泛函理論, 研究發現當氫原子吸附在石墨烯的部分碳原子上時，石墨烯的π鍵被破壞，導致每個沒有被氫化的碳原子產生一個未配對的2p電子，它們之間長程交換耦合，形成穩定的鐵磁性，其居里溫度大約在278 ~ 417 K。這比目前已知的方法更具有可控性和可操作性，它不但能保持graphene 骨架結構的完整性和磁性的均勻分布， 而且還能避免在組裝nano-ribbon 的過程中所引起的磁性的粹滅。該研究成果將拓廣graphene sheet 的應用前景,這種新型二維鐵磁性graphone sheet可望應用于自旋電子學和微電子學等多種領域。《Nano Letters》的審稿人高度評價這一工作，指出“The manuscript presents nice new scientific ideas and concepts. It certainly will trigger new experiments…”, “The ideas are inspiring…”。
該論文的第一作者周健是孫強教授的碩士研究生, 該論文的合作者包括弗吉尼亞聯邦大學物理系王前副教授、P. Jena教授，中國科學院上海技術物理研究所陳效雙研究員，以及日本東北大學金屬材料研究所Y. Kawazoe教授。該研究得到國家自然科學基金委的資助。
鐵磁性二維graphone sheet的結構模型
