Grafeen is een diamagnetisch materiaal, dit is, niet in staat magnetisch te worden. Echter, er wordt voorspeld dat een driehoekig stuk grafeen magnetisch is. Deze schijnbare tegenstrijdigheid is een gevolg van "magische" vormen in de structuur van grafeenvlokken, die elektronen dwingen om gemakkelijker in één richting te "draaien". Trianguleen is een driehoekige grafeenvlok, die een netto magnetisch moment bezit:het is een grafeen-magneet ter grootte van een nanometer. Deze magnetische toestand opent fascinerende perspectieven op het gebruik van deze pure koolstofmagneten in de technologie.

Echter, de robuuste voorspellingen van trianguleen magnetisme stuitten op het ontbreken van duidelijke experimentele bewijzen, omdat de productie van trianguleen door organische synthesemethoden in oplossing moeilijk was. Het bi-radicale karakter van dit molecuul zorgde ervoor dat het zeer reactief en moeilijk te fabriceren was, en het magnetisme lijkt in die paar succesvolle gevallen erg ongrijpbaar.

In een nieuwe studie, gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , deze uitdaging werd opnieuw bekeken met behulp van een scanning tunneling microscope (STM). Na het monteren van een driehoekig stuk grafeen op een schoon gouden oppervlak, hoge resolutie scanning tunneling spectroscopie metingen onthulden dat deze verbinding een netto magnetische toestand heeft die wordt gekenmerkt door een spin S =1 grondtoestand en, daarom, dat dit molecuul een kleine, pure koolstof paramagneet. Deze resultaten zijn de eerste experimentele demonstratie van een high-spin grafeenvlok.

De bevindingen werden verder aangevuld met atomaire manipulatiestappen van waterstof-gepassiveerde trianguleenbijproducten die af en toe in het experiment worden aangetroffen. Door gecontroleerde verwijdering van deze extra waterstofatomen in de experimenten, de spintoestand van de vlok kan worden gewijzigd van een gesloten schaal, dubbel gehydrogeneerde structuur, naar een tussenliggende S=1/2 spintoestand, en tenslotte naar de high-spin S=1 toestand van de ideale moleculaire structuur.

Het experimentele bewijs van een spin-toestand in de afwezigheid van een magnetische kwantisatie-as (detecteerbaar door spin-gepolariseerde STM) of magnetische anisotropie (detecteerbaar door spin-flip inelastische tunneling spectroscopie) is niet eenvoudig. In dit werk, de spin-signatuur werd verkregen uit het ondergescreende Kondo-effect - een exotische versie van het standaard Kondo-effect dat in de jaren zestig werd beschreven - dat kan optreden in systemen met een hoge spin. De waarneming ervan in een grafeenvlok op een metaal is niet eerder gerapporteerd en brengt hier nieuwe inzichten in het begrijpen van spins die in wisselwerking staan ​​met oppervlakken.