論文の概要: Electric field tuning of magnetic states in single magnetic molecules

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.08010v1
• Date: Thu, 15 Dec 2022 18:16:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 16:18:27.670282
• Title: Electric field tuning of magnetic states in single magnetic molecules
• Title（参考訳）: 単一磁性分子における磁気状態の電界チューニング
• Authors: Yan Lu, Yunlong Wang, Linghan Zhu, Li Yang, Li Wang
• Abstract要約: 局所スピン間のスピン超交換を調整することにより、スピン-電界結合の強化とスピン状態の反転を実現する新しいメカニズムを提案する。 電場を応用すれば、強磁性、強磁性、反強磁性などの幅広い磁場状態を調整することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.048521617491502
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Single magnetic molecules may be the smallest functional magnets. An electric-field controllable spin state of magnetic molecules is of fundamental importance for applications while its realization remains challenging. To date the observed spin-electric interaction based on spin-orbit coupling or spin dipole coupling is useful to tune fine spin structures but too weak to flip the spin state. In this work, we propose a new mechanism to realize enhanced spin-electric coupling and flip the spin states by tuning the spin superexchange between local spins. Using first-principles calculations and Heisenberg Hamiltonian, we demonstrate this effect in a family of magnetic molecules, transition metallic Porphyrins. We show that their d-{\pi} and {\pi}-{\pi} spin superexchange couplings are determined by the relative energies of d and {\pi} electronic states, which are sensitive to the applied electric field. Therefore, applying electric field can tune a wide range of magnetic ground states, including ferromagnetic, ferrimagnetic, and antiferromagnetic configurations. This spin-electric coupling may provide a new approach for designing and controlling molecular spintronics.
• Abstract（参考訳）: 単一磁性分子は最小の機能磁石である。 磁性分子の電界制御可能なスピン状態は、その実現が困難であるにもかかわらず、応用にとって基本的な重要性である。 スピン軌道結合やスピン双極子カップリングに基づく観測されたスピン-電気相互作用は、微細なスピン構造をチューニングするのに有用であるが、スピン状態をひっくり返すには弱すぎる。 本研究では、局所スピン間のスピン超交換を調整し、スピン-誘電結合の強化とスピン状態の反転を実現する新しいメカニズムを提案する。 第一原理計算とハイゼンベルクハミルトニアンを用いて、磁性分子の族である遷移金属ポルフィリンでこの効果を示す。 それらのd-{\pi} と {\pi}-{\pi} スピン超交換結合は、印加電界に敏感な d および {\pi} 電子状態の相対エネルギーによって決定されることを示す。 したがって、電場の適用は強磁性、強磁性、反強磁性などの幅広い磁場状態を調整することができる。 このスピン-電気結合は、分子スピントロニクスの設計と制御のための新しいアプローチを提供するかもしれない。

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