2009 Fiscal Year Annual Research Report
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20225003
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山下 正廣 Tohoku University, 大学院・理学研究科, 教授 (60167707)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮坂 等 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (50332937)
伊藤 翼 東北大学, 大学院・理学研究科, 名誉教授 (90007328)
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| Keywords | 単分子量子磁石 / 単一次元鎖量子磁石 / 量子トンネル効果 / 近藤効果 / 単分子メモリー / 走査型トンネル顕微鏡 / 量子電界トランジスター / 量子コンピューター |
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| Research Abstract |
単分子量子磁石は1個の分子が1個の記録素子として働くために、従来の古典磁石を用いたフロッピーデイスクなどに比べて10兆倍の記憶容量を持つために、国会図書館の全ての情報を角砂糖サイズに入れこむことも可能となる。我々はこの目標を達成するために、ダブルデッカー型フタロシアニンTb(III)単分子量子磁石(SMM)を金基盤上に真空蒸着することにより、極低温でSTMとSTSを用いて研究を行った。4.8KでSTMを測定すると8個の葉型の明るい形が観測され、1個の単分子量子磁石TbPc2にアクセスすることに成功した。次にSTSを用いて観測するとフェルミレベル近傍に近藤ピークを観測した。分子の中央からフタロシアニン配位子の端の方ヘマッピングして行くと、Tb(III)のある中央付近では近藤ピークを観測できなかったが、配位子の端の方へ行くにつれて近藤ピークは大きくなった。配位子の端にはπラジカルが存在するために、今回観測された近藤ピークの起源は、金属電流がトンネル電流であり、磁性不純物がフタロシアニン配位子上のπラジカルであることが分かった。単分子量子磁石で近藤効果が観測されたのは、初めての例である。アイランド部分のSTMを観測すると明るいスポットとやや薄暗いスポットが交互に並んでいるが、部分的に秩序の乱れが観測された.そこで明るい部分にパルス電流を注入すると、薄暗くなり、秩序的なパターンになった。DFT計算によれば明るいスポットは上下のフタロシアニンが45°ずれた安定な構造であり、薄暗いスポットは30°ずれた準安定な状態であることが分かった。45°ずれたSMMでは近藤ピークを観測したが、30°ずれたSMMでは近藤ピークを観測することが出来なかった。近藤ピークを単分子メモリーとするならば、我々は単分子メモリーの動作に成功したことになる。
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