Il grafene è un materiale diamagnetico, questo è, incapace di diventare magnetico. Però, si prevede che un pezzo triangolare di grafene sia magnetico. Questa apparente contraddizione è una conseguenza delle forme "magiche" nella struttura dei fiocchi di grafene, che costringono gli elettroni a "rotare" più facilmente in una direzione. Il triangulene è un fiocco triangolare di grafene, che possiede un momento magnetico netto:è un magnete di dimensioni nanometriche di grafene. Questo stato magnetico apre prospettive affascinanti sull'uso di questi magneti in carbonio puro nella tecnologia.

Però, le robuste previsioni del magnetismo del triangulene sono inciampate con l'assenza di chiare prove sperimentali, perché la produzione di triangulene con metodi di sintesi organica in soluzione era difficile. Il carattere bi-radicale di questa molecola la rendeva molto reattiva e difficile da fabbricare, e il magnetismo sembra essere molto sfuggente in quei pochi casi di successo.

In un nuovo studio, pubblicato in Lettere di revisione fisica , questa sfida è stata rivisitata utilizzando un microscopio a effetto tunnel (STM). Dopo aver assemblato un pezzo di grafene di forma triangolare su una superficie d'oro pulita, misurazioni di spettroscopia a effetto tunnel di scansione ad alta risoluzione hanno rivelato che questo composto ha uno stato magnetico netto caratterizzato da uno stato fondamentale di spin S=1 e, perciò, che questa molecola è un piccolo, paramagnete in carbonio puro. Questi risultati sono la prima dimostrazione sperimentale di un fiocco di grafene ad alto spin.

I risultati sono stati ulteriormente integrati con fasi di manipolazione atomica dei prodotti collaterali del triangulene passivato con idrogeno occasionalmente trovati nell'esperimento. Attraverso la rimozione controllata di questi atomi di idrogeno aggiuntivi negli esperimenti, lo stato di rotazione del fiocco potrebbe essere modificato da un guscio chiuso, struttura doppiamente idrogenata, ad uno stato di spin intermedio S=1/2, e infine allo stato S=1 ad alto spin della struttura molecolare ideale.

La dimostrazione sperimentale di uno stato di spin in assenza di un asse di quantizzazione magnetica (rilevabile mediante STM spin-polarizzato) o anisotropia magnetica (rilevabile mediante spettroscopia di tunneling anelastico spin-flip) non è semplice. In questo lavoro, la firma dello spin è stata ottenuta dall'effetto Kondo sottovagliato, una versione esotica dell'effetto Kondo standard descritto negli anni '60, che può verificarsi nei sistemi ad alto spin. La sua osservazione in un fiocco di grafene su un metallo non è stata segnalata prima e porta qui nuove intuizioni per comprendere gli spin che interagiscono con le superfici.