A l'échelle atomique sur des atomes individuels / molécules pour la manipulation contrôlée et précise de leurs propriétés de modulation de la physique de la matière condensée, et a été l'un des plus importants domaines d'application de la recherche avancée, la recherche est extrêmement difficile. Au fil des ans, l'Académie chinoise des sciences Institut de Physique / Physique de la matière condensée Centre national de recherches pour Pékin haute Hongjun Académicien, a conduit l'équipe de recherche a effectué la recherche et l'exploration systématique dans ce domaine, a fait une série d'importants résultats de la recherche.
Récemment, ils ont effectué des travaux connexes en termes de propriétés de spin magnétique et la modulation de simples atomes / molécules. Ils Ru (0001) formée par croissance épitaxiale sur la surface de grande surface, le substrat de graphène de haute qualité, la première observation dans l'expérience d'un cobalt magnétique unique (Co) atomes Kondo (Kondo) effet et l'utilisation d'un super-réseau molaire atteint Kondo effets de modulation contrôlés , Différente de la première détection de manganèse (Mn) entre l'intérieur de l'effet d'échange de spin amas d'atomes et de modulation atteint contrôlable . Ils ont également fait une percée importante dans la régulation d'un des états de spin unique par Au (111) surface des molécules de phtalocyanine de manganèse (MNPC) des atomes centraux adsorption Mn et de désorption d'un seul atome d'hydrogène pour obtenir un effet Kondo « sur « / » arrêt « effet, de sorte que la commande réversible pour la première fois un seul des états quantiques de spin et les principes de celle-ci dans des applications ultra-haute densité de l'information quantique stockées dans le international . De plus, ils effectuent « opération » atomique par STM sur molécule MNPC, la première fois l'espace international facteur Lande g de résolution à l'échelle atomique .
la structure phtalocyanine molécules similaires, les porphyrines sont une classe de molécules importantes de semi-conducteurs organiques. Porphyrine anneau molécules de pigment photosynthétique - la structure de base de la chlorophylle, de porphyrine propriétés optiques, électriques et magnétiques telles molécules est essentiel pour comprendre le comportement des processus biologiques tels que la photosynthèse. Dans la photosynthèse, à haut rendement de conversion photoélectrique a été considéré comme les vibrations mondiales à faible énergie des molécules impliquées dans la photosynthèse (énergie < 100 mode de vibration meV) en lien. Par conséquent, les vibrations moléculaires globales à faible énergie, en particulier l'étude à l'échelle molécule unique réalisée dans les processus biologiques tels que la photosynthèse est importante pour comprendre, même au niveau atomique dans une seule molécule. À l'heure actuelle, l'énergie très faible ( < 100 meV) dans le mode global de vibration moléculaire est difficile à observer expérimentalement, molécule sonde échelle mondiale monomoléculaire faible vibration de l'énergie n'est pas signalé.
En outre, l'adsorption du substrat de métal a effet tunnel Spectroscopie atomes métalliques magnétiques dans porphyrines (STS), les personnes qui ont eu lieu dans le signal de fond de la Fermi dans lequel Les atomes magnétiques à effet Kondo, Kondo température obtenue raccord ainsi ( > 100 K) est supérieure à la température de la surface de métal magnétique Kondo monoatomique sur le système ( < 100 K). Cependant, le centre de commutation magnétique de la molécule et l'atome de métal est plus grande que le substrat interagit système monoatomique, ce par quoi la température du monomoléculaire théorique système Kondo doit être inférieure à la température du système monoatomique Kondo, et a observé expérimentalement systèmes moléculaires à une température supérieure à Kondo phénomène magnétique monoatomique ne correspond pas. Au fil des ans, cette question est des résultats des expériences incompatibles avec les prédictions théoriques ont été aucune explication convaincante.
Récemment, des groupes d'étude élevés de doctorat Hongjun et Chen Hui Wang Dongfei comme adsorption sur Au (111) fluorure de fer porphyrine (FeF20TPP) Des études moléculaires effectuées propriétés structurales. Les échantillons fournis par Takamatsu Académie des sciences groupe d'étude du Collège de chimie de coopération, l'Université de Pékin. STS trouvent à 4,2 K, STS atomes de fer au centre de la molécule ont une vallée spectrale au niveau de Fermi du signal, ont été rapportés dans la littérature des porphyrines métalliques STS-magnétiques avec un spectre similaire, on pense généralement que les tiges à partir du signal de fond, dans lequel Kondo effet des atomes magnétiques. En outre l'abaissement de la température de 0,4 K, ils ont constaté que le signal de fond dans symétrique par rapport au signal de niveau de Fermi, qui est un tunnel non-élastique à travers l'ouverture de passage est généré, et ce niveau de signal dû à l'effet d'un élargissement thermique de 4,2 K lorsque la performance d'un signal de la vallée. Les résultats expérimentaux ont confirmé la présence de fluorure, les molécules de porphyrine de fer plutôt que l'effet d'excitation à faible énergie Kondo, une négation directe du signal de vallée à 4,2 K à partir de laquelle il a été estimé que les atomes magnétiques à effet Kondo de cette conclusion.
En raison des vibrations moléculaires et peut ouvrir de spin bascule étape de génération de signal de canal à effet tunnel inélastique, ils ont en outre étudié le mécanisme physique du métal magnétique des molécules de porphyrine fonctionnent au niveau du système de génération de signal de niveau de Fermi. Eux comme la position spatiale et le champ magnétique changeant sur une seule molécule STS expériences à 0,4 K. On a trouvé que le niveau d'énergie ne change pas avec l'emplacement spatial et de l'intensité du champ magnétique varie, à l'exclusion de l'excitation magnétique basculement de spin STS étagée induite provoquée. Dushi Xuan chercheur du groupe d'étude et autres formes de coopération avec le professeur W. Hofer Université de Newcastle au Royaume-Uni pour effectuer le calcul premiers principes, et constaté qu'il existe des modes de vibration globaux plus efficaces au sein de 20 l'énergie meV, nous prouvons la faible consommation d'énergie globale des modes de vibration des molécules on observe expérimentalement vrai spectre de niveau de la source.
Le travail a d'abord été observé expérimentalement directement aux molécules fonctionnelles très faible énergie ( < 20 meV) mode de vibration. Ce résultat est également important pour la compréhension approfondie de l'application des propriétés vibratoires des molécules organiques dans la photosynthèse. Travaux connexes a été publié dans Nano Letters 17 , 4929 (2017) sur.
Ce travail a été soutenu par le Ministère de la Science 973 (n ° 2013CBA01601, 2015CB921103), soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (No.51210003, 61574170, 51325204) et l'Académie chinoise des sciences.
1. Au molécules figure sont adsorbés sur la configuration de la surface de la structure auto-assemblée, et le plus haut état occupé et la plus faible énergie d'état occupé
dI K et 0,4 K à la figure 2. Fermi ligne 4.2 / dv
Tunneling spectre inélastique schématique en fig. 3. 0,4 K avec une position spatiale des changements moléculaires lignes dI / dV, et l'excitation magnétique de la vibration moléculaire et introduit
Figure 4. Théorie moléculaire calculé à l'intérieur 20 mode de vibration meV et dans lequel trois de l'efficacité la plus élevée (efficace) Mode vibration phonon schématique
Modifier: Aprilis
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