ESR-STM su singole molecole e strutture a base molecolare

La riduzione dei dispositivi di informazione alla scala atomica ha portato a un maggiore interesse nell’uso di singoli cicli come unità primaria di archiviazione dei dati. Ciò richiede un’attenta rilevazione e controllo degli stati di spin e una migliore comprensione delle interazioni di spin.

Per la prima volta in assoluto, gli scienziati dell’IBS Center for Quantum Nanoscience (QNS) della Ewha Womans University hanno ripreso lo spin di una singola molecola utilizzando la risonanza dello spin elettronico in un microscopio a scansione a effetto tunnel. Questo risultato, pubblicato questo mese in chimica della natura, ha sfruttato il potere della chimica sintetica per controllare lo spin elettronico di una molecola.

La microscopia a scansione a effetto tunnel (STM) ha la capacità di vedere minuscole strutture atomiche, atomo per atomo, a un livello non possibile con altre tecniche. Questo studio utilizza il microonde elettrico applicato alla punta dell’STM per guidare Risonanza di spin elettronico (ESR) in singole molecole e indagare interazione magnetica tra due molecole utilizzando questa tecnica.

Impiegando singole molecole in scala atomica Gli studi di controllo quantitativo sono sempre di grande importanza e importanza. Questo lavoro mette in evidenza alcune interessanti interazioni magnetiche tra spin non posizionali, che è cruciale per lo sviluppo di dispositivi spintronici basati su particelle”, afferma il primo autore dell’articolo, il dott. Xue Zhang.

Particelle di Fe, Ti e FePc sono state co-depositate sulla superficie di un sottile film di ossido di magnesio che cresce su un substrato d’argento. È stato quindi fotografato e scansionato con un STM dotato di funzionalità ESR. Questo lavoro ha ampliato la piattaforma sperimentale ESR da singoli atomi a una classe di materia molto più ampia: le particelle magnetiche, che offre molte possibilità per eseguire il controllo quantistico su singole particelle magnetiche.

La risonanza dello spin elettronico è ampiamente utilizzata in biologia e chimica per determinare la struttura di molecole sconosciute e per misurare le proprietà dinamiche dello spin in queste molecole. La VES è un parente stretto della risonanza magnetica (MRI) che la maggior parte delle persone conosce dalle visite ospedaliere. L’ESR è anche uno strumento essenziale nel campo emergente della ricerca nella nanoscienza quantistica correlativa, in cui le proprietà quantistiche di spin sono utilizzate nel calcolo quantistico e nella scienza dell’informazione quantistica.

“È impressionante vedere che l’interazione intermolecolare può essere studiata alla risoluzione energetica alla risoluzione dei nanoelettronvolt. Certamente, dovremmo esplorare più incognite con questa straordinaria tecnologia ESR-STM”, afferma Yu Wang di QNS.