Microwave Energy Drives "On-Off-On" Spin-Switch Behavior in Nitrogen-Doped Graphene

. 2019 Sep ; 31 (37) : e1902587. [epub] 20190805

Status PubMed-not-MEDLINE Jazyk angličtina Země Německo Médium print-electronic

Typ dokumentu časopisecké články

Perzistentní odkaz   https://www.medvik.cz/link/pmid31379033

Grantová podpora
LM2015073 Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic
CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000754 Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic
28322-N36 Austrian Science Fund
756277-ATMEN European Research Council - International
683024 ERC CEP - Centrální evidence projektů

The established application of graphene in organic/inorganic spin-valve spintronic assemblies is as a spin-transport channel for spin-polarized electrons injected from ferromagnetic substrates. To generate and control spin injection without such substrates, the graphene backbone must be imprinted with spin-polarized states and itinerant-like spins. Computations suggest that such states should emerge in graphene derivatives incorporating pyridinic nitrogen. The synthesis and electronic properties of nitrogen-doped graphene (N content: 9.8%), featuring both localized spin centers and spin-containing sites with itinerant electron properties, are reported. This material exhibits spin-switch behavior (on-off-on) controlled by microwave irradiation at X-band frequency. This phenomenon may enable the creation of novel types of switches, filters, and spintronic devices using sp2 -only 2D systems.

Zobrazit více v PubMed

I. Žutić, J. Fabian, S. Das Sarma, Rev. Mod. Phys. 2004, 76, 323.

S. A. Wolf, D. D. Awschalom, R. A. Buhrman, J. M. Daughton, S. von Molnár, M. L. Roukes, A. Y. Chtchelkanova, D. M. Treger, Science 2001, 294, 1488.

W. Han, R. K. Kawakami, M. Gmitra, J. Fabian, Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 794.

D. Pesin, A. H. MacDonald, Nat. Mater. 2012, 11, 409.

S. Roche, J. Åkerman, B. Beschoten, J.-C. Charlier, M. Chshiev, S. P. Dash, B. Dlubak, J. Fabian, A. Fert, M. Guimarães, F. Guinea, I. Grigorieva, C. Schönenberger, P. Seneor, C. Stampfer, S. O. Valenzuela, X. Waintal, B. van Wees, 2D Mater. 2015, 2, 030202.

E. Cobas, A. L. Friedman, O. M. J. van't Erve, J. T. Robinson, B. T. Jonker, Nano Lett. 2012, 12, 3000.

W. Han, K. Pi, K. M. McCreary, Y. Li, J. J. I. Wong, A. G. Swartz, R. Kawakami, Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 167202.

Y. S. Dedkov, M. Fonin, U. Rüdiger, C. Laubschat, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 107602.

C. L. Kane, E. L. Mele, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 226801.

H. Yang, A. Duc Vu, A. Hallal, N. Rougemaille, J. Coraux, G. Chen, A. K. Schmid, M. Chshiev, Nano Lett. 2016, 16, 145.

A. S. Mayorov, R. V. Gorbachev, S. V. Morozov, L. Britnell, R. Jalil, L. A. Ponomarenko, P. Blake, K. S. Novoselov, K. Watanabe, T. Taniguchi, A. K. Geim, Nano Lett. 2011, 11, 2396.

T.-Y. Yang, J. Balakrishnan, F. Volmer, A. Avsar, M. Jaiswal, J. Samm, S. R. Ali, A. Pachoud, M. Zeng, M. Popinciuc, G. Güntherodt, B. Beschoten, B. Özyilmaz, Phys. Rev. Lett. 2011, 107, 047206.

B. Dlubak, M.-B. Martin, C. Deranlot, B. Servet, S. Xavier, R. Mattana, M. Sprinkle, C. Berger, W. A. De Heer, F. Petroff, A. Anane, P. Seneor, A. Fert, Nat. Phys. 2012, 8, 557.

C. Cervetti, A. Rettori, M. G. Pini, A. Cornia, A. Repollés, F. Luis, M. Dressel, S. Rauschenbach, K. Kern, M. Burghard, L. Bogani, Nat. Mater. 2016, 15, 164.

D. A. Abanin, P. A. Lee, L. S. Levitov, Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 176803.

J. Tuček, P. Błoński, J. Ugolotti, A. K. Swain, T. Enoki, R. Zbořil, Chem. Soc. Rev. 2018, 47, 3899.

S. Nigar, Z. Zhou, H. Wang, M. Imtiaz, RSC Adv. 2017, 7, 51546.

N.-C. Yeh, C.-C. Hsu, M. L. Teague, J.-Q. Wang, D. A. Boyd, C.-C. Chen, Acta Mech. Sin. 2016, 32, 497.

F. Guinea, M. I. Katsnelson, A. K. Geim, Nat. Phys. 2010, 6, 30.

C. Si, Z. Sun, F. Liu, Nanoscale 2016, 8, 3207.

W. Yan, W.-Y. He, Z.-D. Chu, M. Liu, L. Meng, R.-F. Dou, Y. Zhang, Z. Liu, J.-C. Nie, L. He, Nat. Commun. 2013, 4, 2159.

Y. Liu, J. N. B. Rodrigues, Y. Z. Luo, L. Li, A. Carvalho, M. Yang, E. Laksono, J. Lu, Y. Bao, H. Xu, S. J. R. Tan, Z. Qiu, C. H. Sow, Y. P. Feng, A. H. C. Neto, S. Adam, J. Lu, K. P. Loh, Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 828.

R. R. Nair, M. Sepioni, I.-L. Tsai, O. Lehtinen, J. Keinonen, A. V. Krasheninnikov, T. Thomson, A. K. Geim, I. V. Grigorieva, Nat. Phys. 2012, 8, 199.

J. Tuček, P. Błoński, Z. Sofer, P. Šimek, M. Petr, M. Pumera, M. Otyepka, R. Zbořil, Adv. Mater. 2016, 28, 5045.

J. Tuček, K. Holá, A. B. Bourlinos, P. Błoński, A. Bakandritsos, J. Ugolotti, M. Dubecký, F. Karlický, V. Ranc, K. Čépe, M. Otyepka, R. Zbořil, Nat. Commun. 2017, 8, 14525.

A. Avsar, J. Y. Tan, T. Taychatanapat, J. Balakrishnan, G. K. W. Koon, Y. Yeo, J. Lahiri, A. Carvalho, A. S. Rodin, E. C. T. O'Farrell, G. Eda, A. H. Castro Neto, B. Özyilmaz, Nat. Commun. 2014, 5, 4875.

M. Wojtaszek, I. J. Vera-Marun, T. Maassen, B. J. van Wees, Phys. Rev. B 2013, 87, 081402(R).

J. Balakrishnan, G. Kok Wai Koon, M. Jaiswal, A. H. Castro Neto, B. Özyilmaz, Nat. Phys. 2013, 9, 284.

Y.-W. Son, M. L. Cohen, S. G. Louie, Nature 2006, 444, 347.

O. Hod, V. Barone, J. E. Peralta, G. E. Scuseria, Nano Lett. 2007, 7, 2295.

E.-j. Kan, Z. Li, J. Yang, J. G. Hou, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4224.

Y. Li, Z. Zhou, P. Shen, Z. Chen, ACS Nano 2009, 3, 1952.

M. Slota, A. Keerthi, W. K. Myers, E. Tretyakov, M. Baumgarten, A. Ardavan, H. Sadeghi, C. J. Lambert, A. Narita, K. Müllen, L. Bogani, Nature 2018, 557, 691.

C. N. R. Rao, K. Gopalakrishnan, A. Govindaraj, Nano Today 2014, 9, 324.

U. N. Maiti, J. Lim, K. E. Lee, W. J. Lee, S. O. Kim, Adv. Mater. 2014, 26, 615.

P. Błoński, J. Tuček, Z. Sofer, V. Mazánek, M. Petr, M. Pumera, M. Otyepka, R. Zbořil, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3171.

Q. Miao, L. Wang, Z. Liu, B. Wei, F. Xu, W. Fei, Sci. Rep. 2016, 6, 21832.

Y. Ito, C. Christodoulou, M. V. Nardi, N. Koch, M. Kläui, H. Sachdev, K. Müllen, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 7678.

A. P. Alegaonkar, A. Kumar, S. H. Patil, K. R. Patil, S. K. Pardeshi, P. S. Alegaonkar, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 27105.

A. L. Friedman, C. D. Cress, S. W. Schmucker, J. T. Robinson, O. M. J. van't Erve, Phys. Rev. B 2016, 93, 161409(R).

A. Bakandritsos, M. Pykal, P. Błoński, P. Jakubec, D. D. Chronopoulos, K. Poláková, V. Georgakilas, K. Čépe, O. Tomanec, V. Ranc, A. B. Bourlinos, R. Zbořil, M. Otyepka, ACS Nano 2017, 11, 2982.

D. D. Chronopoulos, A. Bakandritsos, P. Lazar, M. Pykal, K. Čépe, R. Zbořil, M. Otyepka, Chem. Mater. 2017, 29, 926.

P. Lazar, C. K. Chua, K. Holá, R. Zbořil, M. Otyepka, M. Pumera, Small 2015, 11, 3790.

R. Zbořil, F. Karlický, A. B. Bourlinos, T. A. Steriotis, A. K. Stubos, V. Georgakilas, K. Šafářová, D. Jančík, C. Trapalis, M. Otyepka, Small 2010, 6, 2885.

D. Guo, R. Shibuya, C. Akiba, S. Saji, T. Kondo, J. Nakamura, Science 2016, 351, 361.

J. Song, Z. Yu, M. L. Gordin, D. Wang, Nano Lett. 2016, 16, 864.

D. Deng, X. Pan, L. Yu, Y. Cui, Y. Jiang, J. Qi, W.-X. Li, Q. Fu, X. Ma, Q. Xue, G. Sun, X. Bao, Chem. Mater. 2011, 23, 1188.

X.-F. Li, K.-Y. Lian, L. Liu, Y. Wu, Q. Qiu, J. Jiang, M. Deng, Y. Luo, Sci. Rep. 2016, 6, 23495.

R. A. Bueno, J. I. Martínez, R. F. Luccas, N. R. del Árbol, C. Munuera, I. Palacio, F. J. Palomares, K. Lauwaet, S. Thakur, J. M. Baranowski, W. Strupinski, M. F. López, F. Mompean, M. García-Hernández, J. A. Martín-Gago, Nat. Commun. 2017, 8, 15306.

B. Wang, L. Tsetseris, S. T. Pantelides, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 14927.

Y.-C. Lin, P.-Y. Teng, C.-H. Yeh, M. Koshino, P.-W. Chiu, K. Suenaga, Nano Lett. 2015, 15, 7408.

H. Kiuchi, R. Shibuya, T. Kondo, J. Nakamura, H. Niwa, J. Miyawaki, M. Kawai, M. Oshima, Y. Harada, Nanoscale Res. Lett. 2016, 11, 127.

D. Nolting, E. F. Aziz, N. Ottosson, M. Faubel, I. V. Hertel, B. Winter, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14068.

M. Fuchs, V. Rychkov, B. Trauzettel, Phys. Rev. B 2012, 86, 085301.

J. Schliemann, A. Khaetskii, D. Loss, J. Phys.: Condens. Matter 2003, 15, R1809.

J. Jing, L.-A. Wu, Sci. Rep. 2018, 8, 1471.

N. Fujita, D. Matsumoto, Y. Sakurai, K. Kawahara, H. Ago, T. Takenobu, K. Marumoto, Sci. Rep. 2016, 6, 34966.

T. J. Castner Jr., Phys. Rev. 1959, 115, 1506.

A. M. Portis, Phys. Rev. 1953, 91, 1071.

G. Zoppellaro, A. Geies, K. K. Andersson, V. Enkelmann, M. Baumgarten, Eur. J. Org. Chem. 2008, 8, 1431.

G. Zoppellaro, A. Geies, V. Enkelmann, M. Baumgarten, Org. Lett. 2004, 6, 4929.

J. Winter, Magnetic Resonance in Metals, Clarendon Press, Oxford, UK 1971.

D. J. Lépine, Phys. Rev. B 1970, 2, 2429.

M. Agarwal, E. G. Mishchenko, Phys. Rev. B 2019, 99, 085439.

P. A. Denis, Chem. Phys. Lett. 2010, 492, 251.

a) A. R. MacIntosh, G. Jiang, P. Zamani, Z. Song, A. Riese, K. J. Harris, X. Fu, Z. Chen, X. Sun, G. R. Goward, J. Phys. Chem. C 2018, 122, 6593;

b) T. Susi, T. P. Hardcastle, H. Hofsäss, A. Mittelberger, T. J. Pennycook, C. Mangler, R. Drummond-Brydson, A. J. Scott, J. C. Meyer, J. Kotakoski, 2D Mater. 2017, 4, 021013.

P. A. Denis, ChemPhysChem 2014, 15, 3994.

C. Rutherglen, D. Jain, P. Burke, Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 811.

F. Schwierz, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 487.

S. Li, Z. Yu, S.-F. Yen, W. C. Tang, P. J. Burke, Nano Lett. 2004, 4, 753.

G. De Angelis, A. Lucibello, E. Proietti, R. Marcelli, D. Pochesci, G. Bartolucci, M. Dragoman, D. Dragoman, Nanomater. Nanotechnol. 2011, 1, 64.

G. Deligeorgis, M. Dragoman, D. Neculoiu, D. Dragoman, G. Konstantinidis, A. Cismaru, R. Plana, Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 073107.

M. Dragoman, D. Neculoiu, D. Dragoman, G. Deligeorgis, G. Konstantinidis, A. Cismaru, F. Coccetti, R. Plana, IEEE Microwave Mag. 2010, 11, 81.

Najít záznam

Citační ukazatele

Nahrávání dat ...

Možnosti archivace

Nahrávání dat ...