Article publicat al J.Physical Chemistry C: magnetisme de monocapes de molècules de FePc sobre Ag(100) controlat mitjançant oxigenació

Posted on by

La Dra. Elena Bartolomé professora de l’EUSS, acaba de publicar un article al Journal of Physical Chemistry C (factor d’impacte: 4.3), titulat “Augment del Magnetisme en monocapes FePc/Ag(110) a través de l’Oxigenació”. Aquest treball ha estat possible gràcies a una col·laboració entre investigadors de diversos centres, experts en diverses tècniques de deposició i caracterització de molècules sobre superfícies: l’EUSS, l’Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA-CSIC), l’ICN2 de Barcelona, la Universitat de Pàdua (Itàlia) i els Sincrotrons d’ALBA (Barcelona) i ESRF (Grenoble).

Les capes moleculars sobre substrats cristal·lins tenen un ampli camp d’aplicació en catàlisi, detecció, electrònica molecular, conversió de llum a energia, etc. En particular, les molècules de ftalocianina de ferro (FePc) s’estan investigant com a substituts dels metalls preciosos en la catàlisi de la reacció de reducció d’oxigen en piles de combustible a baixa temperatura.

(Esquerra): Fase obliqua (OB1) de FePc/Ag(100): imatge de microscòpia STM que mostra la distribució de molècules no-oxidades, oxidades rotades (en verd) i rotades (en blau) de la fase OB1 oxidada, i el seu espectre de XMCD; (Dreta): Fase rectangular R3 de FePc/Ag(100): la imatge de STM mostra una molècula no oxidada i una oxidada-rotada; l’espectre de XMCD demostra el canvi en el magnetisme que es produeix en oxigenar aquesta fase.

Les molècules de FePc evaporades en condicions d’ultrabuit sobre una superfície d’Ag (110) s’autoorganitzen segons diferents fases, rectangulars obliqües amb una densitat creixent, R1<R2<OB1<R3<OB2. En aquest treball s’ha investigat la capacitat d’absorció d’oxigen de les diferents fases, i els canvis  magnetoestructurals associats amb l’oxigenació. L’estudi combina la microscòpia de túnel de rastreig i espectroscòpia (STM / STS), dicroisme circular magnètic de rajos X (XMCD) i càlculs de teoria funcional de densitat (DFT).

Les imatges de STM mostren que l’oxigenació de les fases rectangulars de FePc/Ag (110) generalment implica un desplaçament i una rotació de les molècules, que afecta l’estat electrònic dels centres de Fe. En la fase obliqua la  intercalació d’oxigen entre FePc i substrat té dificultats estèriques, fins al punt que una fracció de les molècules s’oxigena sense canviar de posició i rotar. Els espectres de STS mostren clares diferències en la densitat local dels estats Fe en els diferents tipus de molècules. A més, els espectres de XAS i XMCD reflecteixen la distribució d’espècies de FePc existents en les diferents fases (no oxigenades, oxigenades-rotades i oxigenades-no rotades). L’aplicació de les regles de la suma ha permès calcular el moment efectiu i orbital del Fe en les diferents espècies de FePc. De forma notable, es pot augmentar el moment magnètic de les molècules de FePc amb l’oxigenació aproximadament en un ordre de magnitud, arribant a 2,2 μB per àtom de Fe.