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环境将分子转变为开关

发布时间:2019-02-02 15:03:56 来源:

它看起来像一个十字架,有四条长度相等的臂,在它们的交叉处有一个中心原子。所有原子排列在一个平面内,使分子绝对平面 - 至少在正常状态下。

维尔茨堡大学的物理学家现已成功地使用特殊沉积物和电场来操纵这种分子,从而永久地处理两种不同的状态。这可以使该分子适合作为自旋电子学应用的一种“分子开关” - 一种基于电子自旋的开创性数据处理技术。

分子开关是维尔茨堡大学实验和理论物理系成员合作的成果:实验物理系II的博士后JensKügel博士设计并进行了实验。理论物理与天体物理研究所理论物理学教授Giorgio Sangiovanni负责解释它们。该团队最近在当前期刊npj Quantum Materials上发表了他们的研究成果。

建立一个染料分子的桥梁

“我们使用锰酞菁分子,这是一种无法正常转换的染料,”Sangiovanni描述了物理学家的方法。JensKügel不得不求助于将其转变为分子开关:他将分子安装在由银和铋原子构成的非常特殊的金属表面上。

因为铋原子比银原子大得多,它们的规则排列覆盖了金属表面,就像低壁一样。这种结构的不规则性导致两个铋区域之间的距离较大,如干涸的河床。然后,锰酞菁分子在这个河床上建起了一座桥,继续隐喻。

由电场切换

JensKügel使用一种特殊技术赋予分子开关特性。当他靠近分子中心的锰原子接近发射电场的非常细小的尖端时,中心原子改变了它的位置并向下移动了一小部分朝向分子平面外的金属表面。“通过这种方式,分子呈现出两种稳定的可切换状态,”物理学家说。

在物理上,由于其中心原子的位置变化,该分子产生大的磁矩。由于特殊的量子物理现象,这种位置变化会影响整个分子,通过明显不同的磁性在外部表现出来。物理学家将此称为近藤效应。

构建分子开关的新概念

通常,合成分子开关以在多种状态下本质上稳定。“我们现在已经证明,通过选择性地操纵分子的环境,也可以在不可切换的分子中产生这种功能,”Kügel和Sangiovanni解释了他们论文的核心结果。因此,物理学家开发了一种新的概念来构建分子开关,他们相信这将在未来为分子电子学开辟新的设计可能性。

在协作研究中心成功合作

维尔茨堡大学的理论和实验物理学家的成功合作也是基于位于维尔茨堡的简短ToCoTronics合作研究中心“表面和界面的拓扑和相关电子学”。它的重点是特殊的物理现象 - 电子相关性和拓扑物理学,最重要的是,它们的相互作用具有巨大的应用潜力,可用于未来的新型开拓性技术。

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