journal article·2025Open access

Single atom coordination in a manganese–cobalt bi-metallic framework on graphene: geometric and electronic structures

Stefania Baronio, Michela De Col, Asha Yadav, Basant Roondhe, Valentin Mischke, Olga Resel, Davide Bidoggia, Alessandro Namar, Nikolay Vinogradov, Mattia Scardamaglia, Manuel Valvidares, Pierluigi Gargiani, Mirko Cinchetti, Giovanni Zamborlini, Paolo Giannozzi, Erik Vesselli

Nanoscale· Volume 17· Issue 28

Abstract

Manganese tetra-pyridyl-porphyrins are found to self-organize in an ordered monolayer on graphene. Moreover, post deposition of cobalt ad-atoms steers the geometric reordering of the layer, yielding the formation of a self-assembled bimetallic network, where both Mn and Co are tetra-coordinated with nitrogen. While manganese shifts from Mn(II) towards the +2/+3 oxidation state range, depending on the local Co concentration and not reaching a full Mn(III) configuration, pyridinic cobalt is stabilized in the rarer +1 oxidation state. The actual geometric and electronic structures of the framework are defined by lateral interactions, dominating over the weaker network-graphene bonding.
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Research context

OpenAlex topics: Porphyrin and Phthalocyanine Chemistry · Surface Chemistry and Catalysis · Electrochemical Analysis and Applications

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Affiliations

Department of Physics, University of Trieste, via A. Valerio 2, Trieste 34127, Italy

Department of Mathematics, Computer Science, and Physics, University of Udine, Udine, I-33100, Italy

Department of Physics, TU Dortmund University, Dortmund, 44227, Germany

Institute of Physics, NAWI Graz, University of Graz, Universitätsplatz 5, 8010 Graz, Austria

MAX IV Laboratory, Lund University, Lund, 22100, Sweden

ALBA Synchrotron Light Source, 08290 Barcelona, Spain

CNR – Istituto Officina dei Materiali, SISSA, Trieste 34136, Italy

CNR – Istituto Officina dei Materiali (IOM), S.S. 14 km 163.5, Area Science Park, Basovizza, Trieste 34149, Italy

Center for Energy, Environment and Transport Giacomo Ciamician, University of Trieste, Trieste 34127, Italy

Funding

Svenska Forskningsrådet Formas · European High Performance Computing Joint Undertaking · VINNOVA · Deutsche Forschungsgemeinschaft · NextGenerationEU

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