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ESR-STM sur des molécules uniques et des structures à base moléculaire

Image STM d’atomes de fer phtalocyanine (FePc), de fer (Fe) et de titane (Ti) déposés sur deux monocouches de surface d’oxyde de magnésium (MgO) sur un substrat d’argent. Les particules de FePc bien isolées et les dimères de FePc naturellement formés sont abondants. Crédit : Institut des sciences fondamentales

La réduction des dispositifs d’information à l’échelle atomique a conduit à un intérêt accru pour l’utilisation de cycles uniques comme unité principale de stockage de données. Cela nécessite une détection et un contrôle minutieux des états de spin et une meilleure compréhension des interactions de spin.


Pour la première fois, des scientifiques de l’IBS Center for Quantum Nanoscience de l’Ewha Womans University (QNS) ont imagé le spin d’une molécule individuelle à l’aide de la résonance électronique dans un microscope à effet tunnel. Cette réalisation, publiée ce mois-ci dans chimie de la nature, a exploité la puissance de la chimie synthétique pour contrôler le spin électronique d’une molécule.

La microscopie à effet tunnel (STM) a la capacité de voir des structures atomiques minuscules, atome par atome, à un niveau impossible avec d’autres techniques. Cette étude utilise les micro-ondes électriques appliquées à la pointe de la STM pour conduire Résonance de spin électronique (ESR) dans molécules simples et enquêter interaction magnétique entre deux molécules en utilisant cette technique.

L’utilisation de molécules uniques dans échelle atomique Les études de contrôle quantitatif sont toujours d’une grande importance et importance. Ce travail met en évidence certaines interactions magnétiques intéressantes entre les spins non positionnels, ce qui est crucial pour le développement de dispositifs spintroniques à base de particules », explique le premier auteur de l’article, le Dr Xue Zhang.

Des particules de Fe, Ti et FePc ont été co-déposées à la surface d’un film mince d’oxyde de magnésium croissant sur un substrat d’argent. Il a ensuite été photographié et scanné avec une STM équipée de capacités ESR. Ce travail a élargi la plate-forme expérimentale ESR d’atomes uniques à une classe de matière beaucoup plus large – les particules magnétiques, qui offrent de nombreuses possibilités pour effectuer un contrôle quantique sur des particules magnétiques uniques.

La résonance de spin électronique est largement utilisée en biologie et en chimie pour déterminer la structure de molécules inconnues et pour mesurer les propriétés dynamiques du spin dans ces molécules. molécules. L’ESR est un proche parent de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) que la plupart des gens connaissent lors de visites à l’hôpital. L’ESR est également un outil essentiel dans le domaine émergent de la recherche en nanosciences corrélatives quantiques, où les propriétés quantiques de spin sont utilisées dans le calcul quantique et la science de l’information quantique.

« Il est impressionnant de voir que l’interaction intermoléculaire peut être étudiée à une résolution en énergie à une résolution de nanoélectronvolts. Nous devrions certainement explorer plus d’inconnues avec cette remarquable technologie ESR-STM », déclare Yu Wang de QNS.


États magnétiques étranges en dimensions miniatures


Plus d’information:
Andreas Heinrich, Résonance de spin électronique des molécules uniques de phtalocyanine de fer et rôle de leur spin non positionnel dans les interactions magnétiques, chimie de la nature (2021). DOI : 10.1038 / s41557-021-00827-7. www.nature.com/articles/s41557-021-00827-7

la citation: ESR-STM on Single Molecules and Molecular-Based Structures (2021, 11 novembre) Extrait le 11 novembre 2021 de https://phys.org/news/2021-11-esr-stm-molecules-molecule-based.html

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Delphine Perrault

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