Research Abstract



Observation and electric current control of a local spin in a single-molecule magnet

2011年3月1日 Nature Communications 2 : 217 doi: 10.1038/ncomms1210

分子スピントロニクスにおいて、分子構造を変化させることで、分子のスピン状態がオン・オフされるかもしれない。今回我々は、金(111)表面に吸着した2段重ね構造のビス(フタロシアニナト)テルビウム(III)錯体(TbPc2)の分子スピンを、走査トンネル顕微鏡を介して電流を印加することによってオン・オフした。TbPc2分子で記録されたトンネル電流のdI/dVカーブは近藤ピークを示し、その起源はフタロシアニン(Pc)配位子のπ軌道の不対スピンである。我々は、制御された電流パルスを印加することで、TbPc2の 上側のPc配位子を回転させ、近藤ピークを消失–再出現させることができた。回転によって、分子のフロンティア軌道エネルギーが変化し、π電子スピンが消 滅–出現したことによる。電流パルスの印加による2つの安定した配位子配向の可逆的なスイッチングによって、単分子レベルでの情報のコード化が可能になる はずである。

米田忠弘1,2, 一色弘成1,3, Jie Liu1,3, Yan-Feng Zhang1, Nicolás Lorente1,4, 加藤恵一3, Brian K. Breedlove3 & 山下正廣3

  1. 東北大学多元物質科学研究所
  2. 独立行政法人 科学技術振興機構
  3. 東北大学大学院理学研究科
  4. CSIC-ICN(スペイン)
In molecular spintronics, the spin state of a molecule may be switched on and off by changing the molecular structure. Here, we switch on and off the molecular spin of a double-decker bis(phthalocyaninato)terbium(III) complex (TbPc2) adsorbed on an Au(111) surface by applying an electric current via a scanning tunnelling microscope. The dI/dV curve of the tunnelling current recorded onto a TbPc2 molecule shows a Kondo peak, the origin of which is an unpaired spin of a π-orbital of a phthalocyaninato (Pc) ligand. By applying controlled current pulses, we could rotate the upper Pc ligand in TbPc2, leading to the disappearance and reappearance of the Kondo resonance. The rotation shifts the molecular frontier-orbital energies, quenching the π-electron spin. Reversible switching between two stable ligand orientations by applying a current pulse should make it possible to code information at the single-molecule level.