Positionnement et adressage d'aimants moléculaires avec la pointe d'un STM

Positioning and addressing single molecule magnets with an STM tip

• Auteur / Autrice : Rabei Barhoumi
• Direction : Jean-Pierre Bucher, Mario Ruben
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Nanophysique
• Date : Soutenance le 30/09/2019
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec Karlsruher Institut für Technologie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Bernard Doudin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eva Rentschler
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Uta Schlickum, Franck Balestro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spintronique

Kondo, Effet

Magnétisme moléculaire

Mots clés libres

Aimants moléculaires

Effet Kondo

Microscope à effet tunnel

Spintronique

Magnétisme des électrons 4f

Interface métal-organique

Intrication quantique

Single molecule magnets

Kondo effect

Scanning tunneling microscopy

Spintronics

4f-electron magnetism

Metal-organic interface

Quantum mechanical entanglement

Résumé

Les aimants moléculaires de type TbPc2 avec leur anisotropie magnétique élevée associée à des temps de relaxation longs de l’aimantation sont de bons candidats pour le codage et l’enregistrement de l’information. Leur robustesse et leur propension à s’arranger en réseaux se prêtent bien à une étude de leur structure électronique et magnétique par STM/STS à très basse température (4.5 K). Dans ce travail de thèse, il a été possible de mettre en évidence un écrantage Kondo des électrons π et 4f de la molécule de TbPc2 par les électrons du substrat métallique. Les propriétés magnétiques de la molécule dépendent de leur degré d’interaction avec le substrat et des interactions latérales avec les autres molécules. Ainsi le radical π de la molécule est préservé sur Au(111) mais disparait sur Ag(111) sous l’effet d’un transfert de charge entre le substrat et la monocouche moléculaire. Enfin, lorsque la molécule est en interaction forte avec le substrat de Cu(111), un accès direct aux états 4f de l’ion central de Tb est observé par STM comme le montre la détection d’un effet Kondo sur l’ion central de Tb.

With their large magnetic anisotropy associated with long relaxation times of the magnetization, TbPc2 molecular magnets are good candidates for encoding and recording data. Their robustness and their propensity to arrange into networks lend themselves well to a study of their electronic and magnetic structure by STM/STS at very low temperature (4.5 K). In this thesis work, it was possible to highlight a Kondo screening of the π and 4f electrons of the TbPc2 molecule by the electrons of the metal substrate. The magnetic properties of the molecule depend on their degree of interaction with the substrate and lateral interactions with other molecules. Thus, the π radical of the molecule is preserved on Au (111) but disappears on Ag (111) under the effect of a charge transfer between the substrate and the molecular monolayer. Finally, when the molecule is in strong interaction with the Cu(111) substrate, a direct access to the 4f states of the central Tb ion by STM is possible as shown by the detection of a Kondo effect on the central Tb ion.