走査型トンネル顕微鏡をもちいた2層フタロシアニン型単分子磁石のスピン検出

使用扫描隧道显微镜对双层酞菁单分子磁体进行自旋检测

• 批准号: 12J07599
• 负责人: 一色 弘成
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J07599/
• 关键词: 走査型トンネル顕微鏡; 走査型トンネル分光; 有機分子ラジカル; 分子マニピュレーション; 近藤効果; スピン検出; 表面キラル

単分子磁石は一つの分子で磁石としての性質を示す面白い物質である。しかしながら、単分子磁石の表面薄膜形成時のスピンの挙動は、ほとんど明らかにされていない。量子コンピュータや単一分子メモリの作成に向けて、個々の単分子磁石のスピン検出と制御を成し遂げるのが、本研究の目的である。これまでの研究で、分子の設計・合成により、分子の磁気的な性質を制御する試みが活発になされている。ここでは、新しく合成したフタロシアニンとナフタロシアニンの2枚のヘテロな配位子が、テルビウム原子を挟んだ、2,3-Naphthalocyaninato(NPc)Phthalocyaninato(Pc)Tb(III)(TbNPcPcと表記)について、膜形成時の磁気的挙動を調べた。Pc-up分子とNPc-up分子は表面キラル状態を形成し、2つの分子は異なった物性を持つ。TbPc2分子と同じくTbNPcPc分子でも、不対p電子が作る近藤状態が出現し、スペクトルには上に凸のピークとして観測された。被覆率が上昇すると、NPc-up分子だけで構成される1次元鎖が出現する。その場所では、近藤ピークが凹のdipとして観察された。これはスピン間の相互作用であるRKKY相互作用によって形成されたと考える。さらに被覆率を上昇させ、単層膜を形成した場合、スピンは消滅する。このように、分子の設計により、スピンに多様性を持たせた膜の形成が可能であることを示した。加えて安定純粋有機ラジカルTOV(1,3,5-triphenyl-6-oxoverdazyl)分子についても、明瞭な近藤ピークが観察され、近藤ピーク測定が有機分子スピンの検出について、有効な手法であることを証明した。(T.Komeda, H.Isshiki, J.Liu, K.Katoh, M.Shirakata, B.K.Breedlove, M.Yamashita, Variation of Kondo Peak Observed in the Assembly of Heteroleptic 2,3-Naphthalocyaninato Phthalocyaninato Tb(III)Double-Decker Complex on Au(111), ACS Nano 7(2013)1092-1099)

单分子磁体是一种有趣的物质，它通过单分子表现出磁性。然而，在单分子磁体表面形成薄膜过程中自旋的行为尚不清楚。这项研究的目的是检测和控制单个单分子磁体的旋转，以创建量子计算机和单分子存储器。迄今为止的研究已积极尝试通过分子设计和合成来控制分子的磁性。在这里，我们将讨论2,3-萘酞菁(NPc)酞菁(Pc)Tb(III)（记为TbNPcPc），其中两个新合成的杂配体酞菁和萘酞菁夹着铽原子在成膜过程中的磁性行为。的形成进行了研究。 Pc-up和NPc-up分子形成表面手性态，两种分子具有不同的物理性质。与 TbPc2 分子类似，由不成对的 p 电子产生的近藤态出现在 TbNPcPc 分子中，并且在光谱中观察到为向上凸的峰。随着覆盖范围的增加，出现仅由 NPc-up 分子组成的一维链。在该位置，观察到近藤峰呈凹形。我们认为这是由 RKKY 相互作用形成的，RKKY 相互作用是自旋之间的相互作用。当覆盖率进一步增加形成单层膜时，自旋消失。通过这种方式，我们证明了通过分子设计形成具有自旋多样性的薄膜是可能的。此外，在稳定的纯有机自由基TOV（1,3,5-三苯基-6-氧代二氮基）分子中观察到清晰的Kondo峰，证明Kondo峰测量是检测有机分子自旋的有效方法。 （T.Komeda、H.Isshiki、J.Liu、K.Katoh、M.Shirakata、B.K.Breedlove、M.Yamashita，杂配 2,3-萘酞菁 Tb(III) 双-组装中观察到的近藤峰变化Au(111) 上的 Decker 络合物，ACS Nano 7(2013)1092-1099)

项目成果

走査型トンネル顕微鏡を用いたTOV、TTVの吸着構造とスピン検出

使用扫描隧道显微镜检测 TOV 和 TTV 的吸附结构和自旋

• 发表时间: 2012
• 作者: 蒔苗大地;Jie Liu;一色弘成;加藤恵一;Brian K.Breedlove;山下正廣;米田忠弘
• 通讯作者: 米田忠弘

STMによるAu(111)上の単分子磁石(Phthalocyaninato) (Naphthalocyanato) Terbiumの観察

通过 STM 观察 Au(111) 上的单分子磁体（酞菁基）（萘基氰基基）铽

• 发表时间: 2012
• 作者: 一色弘成;Liu Jie;加藤恵一;山下正廣;Nicolas Lorente;米田忠弘
• 通讯作者: 米田忠弘