Elektronische und magnetische Eigenschaften in Monolager/Substrat-Grenzflächen des Metallofulleren-Einzelmolekülmagneten Tb2@C79N mit Einzelelektronen-Tb-Tb-Bindung

• Antragsteller: Dr. Alexey A. Popov
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448005669

Die Realisierung von Magnetismus auf molekularer Ebene ist technologisch sehr attraktiv, da sie eine dramatische Erhöhung der möglichen Speicherdichte verspricht und eine Reihe von Spintronik-Anwendungen bietet. Eine Voraussetzung für eine mögliche Nanogeräte-Implementierung eines bestimmten Einzelmolekülmagneten (SMM) ist, dass seine in Pulver- oder Kristallproben nachgewiesene magnetische Bistabilität auf einem Substrat erhalten bleibt, das als Elektrode eines Nanogerätes dient. Die praktische Realisierung solcher Technologien wird durch Schwierigkeiten beim Erhalten der gut strukturell definierten Monolagern von SMMs und durch die Verschlechterung der Wirkung metallischer Substrate auf die SMM-Eigenschaften behindert. Die Einkapselung von Lanthanidspezies in chemisch und thermisch stabile Kohlenstoffkäfige eröffnet die Möglichkeit einer dramatischen Verbesserung der SMM-Leistung auf leitenden Substraten, die für die Implementierung von SMMs in molekularen Vorrichtungen erforderlich ist. Die hervorragenden SMM-Eigenschaften von Tb2deltaC79N-Azafulleren in Kombination mit der Schutzfunktion des Fullerenkäfigs machen dieses Molekül zu einem perfekten Kandidaten für eine verbesserte SMM-Leistung an der Oberfläche. Wir werden in diesem Projekt umfassende Studien zum Magnetismus von Tb2deltaC79N-Monolagern an der Grenzfläche zu leitenden Substraten durchführen. Die Gasphasenabscheidung von Tb2deltaC79N-Monolagern auf verschiedenen Substraten wird zunächst nach der Untersuchung der Schichtmorphologie durch Rastertunnelmikroskopie optimiert. Die magnetischen Eigenschaften der Monolager werden dann durch röntgenmagnetischen Zirkulardichroismus analysiert. Die Niedertemperatur-STM-Technik wird verwendet, um elektronische Eigenschaften an der Grenzfläche zwischen Fulleren und Substrat mit molekularer Auflösung zu analysieren. Diese Studie wird einen Hintergrund für die mögliche Verwendung von EMF-SMMs in der molekularen Spintronik und der Verarbeitung von Quanteninformationen bilden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen