La professora Dra. Elena Bartolomé acaba de publicar un article a la prestigiosa revista Advanced Materials Interfaces, amb un índex de impacte de 6.4, titulat “Surface Deposition Induced Reduction of the Ground State Spin in Cr10 Wheel”. Aquest treball ha estat fruit d’una extensa col·laboració amb personal investigador del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA-CSIC), la Universitat de Pàdua, el ICN2 i el Sincrotró ALBA de Barcelona. L’article es troba disponible en Open acces.
L’objectiu de desenvolupar materials magnètics de baixa dimensionalitat per a diverses aplicacions com ara la espintrònica molecular o la computació quàntica, ha despertat l’interès en els darrers anys per depositar imants moleculars en superfície i estudiar les seves propietats, les quals poden diferir de manera significativa respecte al material massiu.
En aquest treball es presenta el depòsit i caracterització de monocapes i multicapes de rodes moleculars de crom {Cr10} depositades per sublimació sobre substrats monocristal·lins d’Au(111) i Cu(111), combinant diverses tècniques com ara microscòpia STM, i magnetometria XAS-XMCD realitzada en el sincrotró ALBA (Figura a-c).
En un treball anterior, s’havia demostrat que les rodes de {Cr10} en estat massiu mostren anisotropia magnètica axial i un espí total alt (S = 9), originat per un esquema de interaccions moleculars atípic: la roda es composa de dues semicorones de quatre ions Cr3+ acoblats ferromagnèticament, separades entre sí per dos ions Cr3+ acoblats antiferromagnèticament.
Les mesures magnètiques d’una monocapa (1ML) de {Cr10} sublimades sobre Ag(111) i Cu(111) mostren una dependència de la magnetització amb el camp magnètic aplicat molt suau. Aquesta dependència es va aproximant a la corba de magnetització del material massiu a mesura que augmenta el nombre de capes depositades. A més, s’observa una lleugera diferència entre les corbes de monocapes de {Cr10} sublimades sobre els dos substrats diferents (Figura d).
Es van realitzar simulacions de Montecarlo que van permetre comprendre les corbes de magnetització de les monocapes, en termes d’una reducció de l’espí total de l’estat fonamental del clúster, S = 3 o S = 6, com a conseqüència de les variacions en les interaccions en la roda induïdes per la deposició en la superfície (Figura e). La sensibilitat de la configuració magnètica de {Cr10} a les distorsions menors de la conformació intramolecular podria ser explotada per controlar el magnetisme mitjançant estímuls externs per a diverses aplicacions.
Figura. (a) Estructura de la roda molecular {Cr10}, (b), (c) imatges STM de una sola monocapa de {Cr10} depositada sobre Cu(111), (d) corbas de magnetització de 1ML, 14ML i material massiu, (e) models d’interacció magnètica.
Referència: “Surface Deposition Induced Reduction of the Ground State Spin in Cr10 Wheel”, Elena Bartolomé, Ludovica Ferrari, Francesco Sedona, Ana Arauzo, Javier Rubín, Javier Luzón, Julia Herrero-Albillos, Mirco Panighel, Aitor Mugarza, Marzio Rancan, Mauro Sambi, Lidia Armelao, Juan Bartolomé, Fernando Bartolomé, doi.org/10.1002/admi.202300146, Advanced Materials Interfaces (2023). Disponible online: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/admi.202300146