Photocontrol of the Magnetic Response of Molecular Magnets at Interfaces

分子磁体界面磁响应的光控制

基本信息

  • 批准号:
    1708410
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 41.97万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-08-15 至 2022-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Non-Technical Abstract:Polymer-like molecular networks are softer than common solid-state materials. When a molecular magnet is chemically attached to a photoactive molecular network, changes of temperature and irradiation by light generate strains on the magnetic domains near the interface. This single investigator award allows for the study of these processes in new, nano-scaled environments that are not available in macroscopic crystals. The results provide a basis for exploring light-controlled, magnetic devices for new applications in spintronics. The research is interdisciplinary and international in scope, and junior researchers, comprised of undergraduate and graduate students, are trained in a wide-range of experimental, theoretical, and computational skills while working with a diverse team. An international team in Slovakia is intimately involved in the experiments, and this productive collaboration provides scientific and cultural exposure for everyone. Organized outreach activities focus on K-8 students and teachers, and hands-on activities are designed to enhance the science content knowledge of all participants.Technical Abstract:The properties of molecule-based magnets can be tuned by synthesis protocols and controlled by external stimuli such as temperature, electric/magnetic fields, pressure/strain, and irradiation by light. One goal of this single investigator research is to investigate the mechanisms governing the photocontrol of the magnetic response of nano-sized heterostructures of coordination polymers, where one magnetic component is mated to a photo-active constituent. Spin-polarized small-angle neutron scattering (SANS) techniques are well-suited to detect and measure the changes of the magnetic profiles at and near the interface between the two components of these heterostructured nanoparticles. Another goal is to shift the photoactive states of spin-crossover complexes placed in nano-textured, metastable morphologies. By restricting the molecules to a nanophase environment and tuning the influence of the substrate, the cooperativity of the nano-scaled domains is modified to allow photo-switching at higher temperatures. Scanning tunneling spectroscopy is the main tool for these surface studies, and the experimental results are interactively shared with an in-house computational team that is focused on the in-silico design of new materials. The results directly impact future investigations to define photo-switchable nano-scaled molecular arrangements suitable for spintronic applications.
非技术摘要:类聚合物分子网络比普通固态材料更柔软。 当分子磁体以化学方式附着在光活性分子网络上时,温度的变化和光的照射会在界面附近的磁畴上产生应变。 这项单一研究者奖允许在宏观晶体中无法实现的新的纳米级环境中研究这些过程。 研究结果为探索光控磁性器件在自旋电子学中的新应用奠定了基础。 该研究在范围上是跨学科和国际性的,由本科生和研究生组成的初级研究人员在与多元化团队合作的同时接受了广泛的实验、理论和计算技能的培训。 斯洛伐克的一个国际团队密切参与了这些实验,这种富有成效的合作为每个人提供了科学和文化的接触。 组织的外展活动以 K-8 学生和教师为重点,实践活动旨在增强所有参与者的科学内容知识。技术摘要:分子磁体的特性可以通过合成协议进行调整并通过外部刺激进行控制例如温度、电场/磁场、压力/应变和光照射。 这项单一研究者研究的一个目标是研究控制配位聚合物纳米级异质结构磁响应光控制的机制,其中一个磁性成分与光活性成分配对。 自旋极化小角中子散射 (SANS) 技术非常适合检测和测量这些异质结构纳米粒子的两个组件之间的界面处和附近的磁性分布的变化。 另一个目标是改变纳米纹理、亚稳态形态中的自旋交叉复合物的光活性状态。 通过将分子限制在纳米相环境中并调整基底的影响,纳米级域的协同性被修改以允许在更高温度下进行光切换。 扫描隧道光谱是这些表面研究的主要工具,实验结果与专注于新材料的计算机设计的内部计算团队交互共享。结果直接影响未来定义适合自旋电子应用的光可切换纳米级分子排列的研究。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Structure-property studies of a new one-dimensional Fe(III)/Mn(II) chain
  • DOI:
    10.1016/j.poly.2020.114376
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Yuan-Zhu Zhang;N. Rath;J. M. Cain;M. Meisel;S. Holmes
  • 通讯作者:
    Yuan-Zhu Zhang;N. Rath;J. M. Cain;M. Meisel;S. Holmes
Light-induced magnetization changes in aggregated and isolated cobalt ferrite nanoparticles
聚集和分离的钴铁氧体纳米颗粒的光诱导磁化强度变化
  • DOI:
    10.1063/1.5040327
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Brinzari, Tatiana V.;Rajan, Divya;Ferreira, Cauê F.;Stoian, Sebastian A.;Quintero, Pedro A.;Meisel, Mark W.;Talham, Daniel R.
  • 通讯作者:
    Talham, Daniel R.
Unusual Magnetic Response of an S = 1 Antiferromagetic Linear-Chain Material
  • DOI:
    10.1088/1742-6596/969/1/012121
  • 发表时间:
    2014-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. Xia;A. Ożarowski;P. Spurgeon;Adora G. Graham;J. Manson;M. Meisel
  • 通讯作者:
    J. Xia;A. Ożarowski;P. Spurgeon;Adora G. Graham;J. Manson;M. Meisel
Inelastic neutron scattering study of the anisotropic S=1 spin chain [Ni(HF2)(3−Clpyridine)4]BF4
  • DOI:
    10.1103/physrevb.101.094431
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    D. Pajerowski;J. Manson;J. Herbrych;J. Bendix;A. Podlesnyak;J. M. Cain;M. Meisel
  • 通讯作者:
    D. Pajerowski;J. Manson;J. Herbrych;J. Bendix;A. Podlesnyak;J. M. Cain;M. Meisel
Crafting Spin-State Switchable Strain Profiles within Rb x Co[Fe(CN) 6 ] y @K j Ni[Cr(CN) 6 ] k Heterostructures
在 Rb x Co[Fe(CN) 6 ] y @K j Ni[Cr(CN) 6 ] k 异质结构内制作自旋态可切换应变分布
  • DOI:
    10.1021/acs.chemmater.0c03608
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Cain, John M.;Felts, Ashley C.;Meisel, Mark W.;Talham, Daniel R.
  • 通讯作者:
    Talham, Daniel R.
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    1997
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