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Magnetic quantum phase transition extension in strained P-doped graphene
Indexado
WoS WOS:001415306800001
Scopus SCOPUS_ID:85217558228
DOI 10.1039/D4CP04573D
Año 2025
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



We explore quantum-thermodynamic effects in a phosphorous (P)-doped graphene monolayer subjected to biaxial tensile strain. Introducing substitutional P atoms in the graphene lattice generates a tunable spin magnetic moment controlled by the strain control parameter epsilon. This leads to a magnetic quantum phase transition (MQPT) at zero temperature modulated by epsilon. The system transitions from a magnetic phase, characterized by an out-of-plane sp3 type hybridization of the P-carbon (P-C) bonds, to a non-magnetic phase when these bonds switch to in-plane sp2 hybridization. Employing a Fermi-Dirac statistical model, we calculate key thermodynamic quantities such as the electronic entropy Se and electronic specific heat Ce. At finite temperatures, we find a MQPT extension characterized by Se and Ce, where both display a distinctive Lambda-shape profile as a function of epsilon. These thermodynamic quantities sharply increase up to epsilon = 5% in the magnetic regime, followed by a sudden drop at epsilon = 5.5%, transitioning to a linear dependence on epsilon in the nonmagnetic regime. This controllable magnetic-to-nonmagnetic switch offers potential applications in electronic nanodevices operating at finite temperatures.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Chemistry, Physical
Physics, Atomic, Molecular & Chemical
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



Muestra la distribución de colaboración, tanto nacional como extranjera, generada en esta publicación.


Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Cortes, Natalia - Universidad de Tarapacá - Chile
2 Hernandez-Tecorralco, J. - Univ Nacl Autonoma Mexico - México
Universidad Nacional Autónoma de México - México
3 Meza-Montes, L. - Benemerita Univ Autonoma Puebla - México
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla - México
4 de Coss, R. - Ctr Invest & Estudios Avanzados IPN - México
Univ Autonoma Chiapas - México
CINVESTAV Unidad Merida - México
Universidad Autónoma de Chiapas - México
5 Vargas, Patricio - Universidad Técnica Federico Santa María - Chile

Muestra la afiliación y género (detectado) para los co-autores de la publicación.

Financiamiento



Fuente
FONDECYT
CONACYT
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Universidad Técnica Federico Santa María
Laboratorio Nacional de Supercomputo del Sureste de Mexico
CONAHCyT-México
Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías
Laboratorio Nacional de Supercomputo del Sureste de Mexico (LNS)
Universidad Federico Santa Maria, Valparaiso, Chile
ANID Iniciacion en Investigacion Fondecyt
DGII-UTA

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
N. C. acknowledges support from ANID Iniciacion en Investigacion Fondecyt Grant No. 11221088 and DGII-UTA, and the hospitality of Universidad Federico Santa Maria, Valparaiso, Chile. J. H.-T. acknowledges a postdoctoral fellowship from CONAHCyT-Mexico. The authors thankfully acknowledge the computer resources, technical expertise, and support provided by the Laboratorio Nacional de Supercomputo del Sureste de Mexico (LNS), a member of the CONACYT national laboratories, with project no. 202303063N. One of the authors (R. de Coss) is grateful for the hospitality of the Mesoamerican Centre for Theoretical Physics (MCTP), where part of this work was developed during a research visit. P. V. wishes to thank the Fondecyt grant project No. 1240582.
N. C. acknowledges support from ANID Iniciaci\u00F3n en Investigaci\u00F3n Fondecyt Grant No. 11221088 and DGII-UTA, and the hospitality of Universidad Federico Santa Mar\u00EDa, Valpara\u00EDso, Chile. J. H.-T. acknowledges a postdoctoral fellowship from CONAHCyT-M\u00E9xico. The authors thankfully acknowledge the computer resources, technical expertise, and support provided by the Laboratorio Nacional de Superc\u00F3mputo del Sureste de M\u00E9xico (LNS), a member of the CONACYT national laboratories, with project no. 202303063N. One of the authors (R. de Coss) is grateful for the hospitality of the Mesoamerican Centre for Theoretical Physics (MCTP), where part of this work was developed during a research visit. P. V. wishes to thank the Fondecyt grant project No. 1240582.

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