氢原子吸附对金表面金属酞菁分子的吸附位置、自旋和手征性的调控

摘要：

实现单个功能有机分子构型、电子结构和自旋态的可逆调控，是未来分子电子学和分子自旋电子学应用的关键。近年来，我们利用极低温强磁场超高真空扫描隧道显微镜系统，结合第一性原理计算，系统研究了氢原子吸附对金表面吸附的金属酞菁分子的自旋、手性和吸附位置的调控。通过将金表面吸附的酞菁锰分子暴露于氢气或氢原子环境，使得分子中心的磁性离子吸附单个氢原子，从而实现了体系近藤效应由“开”到“关”的转变。基于密度泛函理论的第一性原理计算表明，氢原子吸附使得锰离子3d轨道内的电荷重排导致了分子的自旋由3/2降为1；同时分子与金基底的间距增大，使得近藤效应消失。通过施加局域电压脉冲或者给样品加热，可以实现单个或所有分子脱氢，从而恢复体系的自旋态和近藤效应。氢原子吸附还导致分子的优先吸附位置从金表面的面心立方堆垛区域变成了六角密排堆垛区域。三个氢原子吸附于同一酞菁锰分子上，可导致分子对称性的降低及分子镜面对称轴与金基底镜面对称轴的偏离，从而导致手征性的出现。这种分子吸附结构的手征性，导致分子轨道也呈现出手征性。这项工作为金属酞菁未来在分子电子学、自旋电子学、气体传感器等方面的应用提供了新思路。

关键词：扫描隧道显微镜、金属酞菁、自旋态、手征性

分类号：O64;O4

资助基金：国家重点基础研究发展计划2009CB929103,2011CB921702;国家自然科学基金20973196,10834011,60921092资助的课题

在线出版日期：2015-04-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共1页

页码：076802-1-076802-10