A nearly perfect spin filter and a spin logic gate based on a porphyrin/graphene hybrid material

文献情報

出版日 2018-01-05
DOI 10.1039/C7CP07795E
インパクトファクター 3.676
著者

Ke-Qiu Chen


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要旨

Although a lot of theoretical studies have designed perfect spin filters using inorganic/organic/organometallic materials, their fabrication methods are not experimentally feasible. This dilemma could be solved by a recent experiment, where porphyrins have been covalently coupled to graphene edges in a precise manner (Y. He et al., Nat. Chem., 2017, 9, 33–38). In particular, experimental results confirmed that the intrinsic features of porphyrins for metallation are preserved after dehydrogenative coupling to graphene edges, paving the way for realizing synthesizable spintronic devices. Inspired by this work, we report new M-porphyrin/graphene (M = Cr, Mn, Fe, and Co) hybrid systems with tunable functionalities on the basis of nonequilibrium Green's functions in combination with density functional theory. The Mn-porphyrin/graphene hybrid system exhibits an extremely high spin polarization coefficient in a parallel magnetic configuration. Our results also confirm that the magnetic configuration plays an important role in realizing a high-performance spin filter. The interesting spin transport properties in the parallel and antiparallel magnetic configurations also make the hybrid system a suitable candidate for realizing the AND logic operation.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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