电子的自旋极化行为与磁性材料、自旋电子器件等的设计密切相关。先前对石墨烯和碳纳米管（CNTs）的研究表明，锯齿边碳原子的 p 电子存在自旋极化现象。且这些自旋极化电子由于自旋排列方向相同或不同而呈现自旋铁磁或自旋反铁磁耦合现象。但扶椅边石墨烯和CNTs没有自旋极化现象。此外，消除锯齿边缘之间的扶椅边缘可以提高其自旋极化特性。此外，空位、掺杂和吸附原子等缺陷也会影响自旋极化现象，且这些缺陷不可避免地存在在碳材料中。因此，研究缺陷结构的自旋极化行为是有必要的。

近日，吉林师范大学王佳老师利用第一性原理研究两种不对称缺陷结构的电子特性。即在不对称结构Cap-CNTs的cap端的[6, 6]键和[5, 6]键上吸附一个碳原子形成Cap-(9, 0)-Def [6, 6]和Cap-(9, 0)-Def [5, 6]结构，如图1所示。计算结果表明Cap-(9, 0)-Def [6, 6]的基态是六重态，而Cap-(9, 0)-Def [5, 6]的基态是四重态，且前者的能量较低。与Cap-(9, 0) CNTs相比，吸附在C30上的碳原子可以引起自旋极化现象（图2）。对于Cap-(9,0)-Def [6, 6]结构，吸附碳原子和锯齿边缘碳原子的净自旋方向都是自旋向上，呈现出自旋铁磁耦合现象。而对于Cap-(9, 0)-Def [5, 6] CNT，吸附碳原子的净自旋方向是自旋向下，而锯齿边缘的碳原子的自旋方向是向上的，从而呈现自旋反铁磁耦合。这表明不同类型的吸附原子可以调节Cap-CNTs的磁性。此外，不同位置吸附显示了不同的电子积累，如(9, 0)-Def [5, 6] CNT的C30上六边形碳原子间的电子积累比Cap-(9,0)-Def [6, 6] CNT的强（图3（a）和（c））；而对于(9, 0)-Def [6, 6] CNT的吸附碳原子与邻近碳原子间的电子积累比Cap-(9,0)-Def [5, 6] CNT的强（如图3（b）和（d））。这一发现表明，可以通过引入吸附原子缺陷来调节不对称结构的自旋极化，从而促进碳材料自旋极化的研究。