Tunable transport by controlling the structure of a STM molecular junction:synchronizing theory and experiments.

• Applicants: Professor Dr. Gianaurelio Cuniberti; Professor Dr. Michael Rohlfing; Professor Dr. Stefan F. Tautz
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2008 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 77309239

• Final Report Year: 2017

Final Report Abstract

Die Spektroskopie molekularer Adsorbate auf Metalloberflächen ermöglicht vielfältige Einblicke in die Natur der relativ schwachen Wechselwirkungen und Kopplungsmechanismen zwischen zwei sehr unterschiedlichen Komponenten. Auf experimenteller Seite bietet sich eine Sandwich-Struktur aus einer perfekt glatten Oberfläche, einem einzelnen Adsorbat-Molekül (oder einer wohlgeordneten Monolage daraus) und einer STM-Spitze an, um strukturelle Unklarheiten auszuschließen und sich ganz der Substrat-Adsorbat-Wechselwirkung in Reinform zuwenden zu können. Auf theoretischer Seite bieten solche Systeme die Möglichkeit, in einer wohldefinierten Struktur die Zusammenhänge zwischen geometrischem Aufbau, elektronischer Struktur und Anregungsphysik systematisch untersuchen zu können. Neben Fragestellungen der Adsorptions-Energetik und der resultierenden räumlichen Struktur sind es vor allem elektronische Korrelationseffekte, die sich im Verlauf der Untersuchungen als besonders interessante Herausforderung herausstellten. Das betrifft vor allem Kondo-Resonanzen im Tunnelspektrum adsorbierter Moleküle und ihre Modifikation durch strukturelle Manipulation.

Publications

• Quantum transport through STM-lifted single PTCDA molecules, Applied Physics A 93, 335 (2008)
  F. Pump, R. Temirov, O. Neucheva, S. Soubatch, F.S. Tautz, M. Rohlfing, and G. Cuniberti
  
• Ab initio study of a mechanically gated molecule: From weak to strong correlation, Phys. Rev. B 84, 125413 (2011)
  A. Greuling, M. Rohlfing, R. Temirov, F.S. Tautz, and F.B. Anders
  
• Dynamical bistability of single-molecule junctions: A combined experimental and theoretical study of PTCDA on Ag(111), Phys. Rev. B 84, 115449 (2011)
  T. Brumme, O.A. Neucheva, C. Toher, R. Gutierrez, C. Weiss, R. Temirov, A. Greuling, M. Kaczmarski, M. Rohlfing, F.S. Tautz, and G. Cuniberti
  
• Electrical transport through a mechanically gated molecular wire, Phys. Rev. B 83, 155402 (2011)
  C. Toher, R. Temirov, A. Greuling, F. Pump, M. Kaczmarski, G. Cuniberti, M. Rohlfing, and F.S. Tautz
  
• Spectral properties of a molecular wire in the Kondo regime. Phys. Stat. Sol. (b) 250, 2386 (2013)
  A. Greuling, R. Temirov, B. Lechtenberg, F.B. Anders, M. Rohlfing, and F.S. Tautz
  
• Adsorption and STM imaging of tetracyanoethylene on Ag(001): An ab initio study. Phys. Rev. B 89, 045405 (2014)
  T. Deilmann, P. Krüger, M. Rohlfing, and D. Wegner
  
• Non-additivity of molecule-surface van der Waals potentials from force measurements. Nature Comm. 5, 5568 (2014)
  C. Wagner, N. Fournier, V.G. Ruiz, C. Li, K. Müllen, M. Rohlfing, A. Tkatchenko, R. Temirov and F.S. Tautz
  
• Scanning Quantum Dot Microscopy. Phys. Rev. Lett. 115, 026101 (2015)
  C. Wagner, M.F.B. Green, P. Leinen, T. Deilmann, P. Krüger, M. Rohlfing, R. Temirov, and F.S. Tautz
  
• Transfering spin into an extended π orbital of a large molecule. Phys. Rev. B 91, 144415 (2015)
  T. Esat, T. Deilmann, B. Lechtenberg, C. Wagner, P. Krüger, R. Temirov, F. Anders, M. Rohlfing, and F. Tautz
  
• A chemically driven quantum phase transition in a two-molecule Kondo system. Nature Physics 12, 867 (2016)
  T. Esat, B. Lechtenberg, T. Deilmann, C. Wagner, P. Krüger, R. Temirov, M. Rohlfing, F.B. Anders, and F.S. Tautz