تضمين ذرات المعادن الانتقالية في الجرافين: التركيب، الترابط، والمغناطيسية

نقدم دراسة نظرية وظيفة الكثافة حول ذرات المعادن الانتقالية (Sc-Zn، Pt، وAu) المدمجة في فراغات مفردة ومزدوجة (SV وDV) في ورقة جرافين. نوضح أنه بالنسبة لمعظم المعادن، يكون الترابط قويًا وتظهر مجمعات المعدن-الفراغ سلوكًا مغناطيسيًا مثيرًا. على وجه الخصوص، فإن ذرة Fe في SV ليست مغناطيسية، بينما يحتوي مركب Fe@DV على لحظة مغناطيسية عالية. ومن المدهش أن ذرات Au و Cu في SV مغناطيسية. يمكن فهم كل من قوى الترابط ولحظات المغناطيسية ضمن صورة بسيطة للمدارات المحلية، تتضمن الهجن الكربونية sp(2) ومدارات المعدن spd. نقوم أيضًا بحساب الحواجز لهجرة ذرات الشوائب، وتوافق النتائج جيدًا مع البيانات التجريبية المتاحة. نناقش التحقيق التجريبي لمثل هذه الأنظمة في سياق النانوإلكترونيات المغناطيسية والتفاعل النانوي.