Dynamical Screening of Local Spin Moments at Metal-Molecule Interfaces.
Dynamical Screening of Local Spin Moments at Metal-Molecule Interfaces.
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DOI：
10.1021/acsnano.3c00247
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发表时间：
2023-03-28
期刊：
影响因子：
17.1
通讯作者：
O'Regan, David D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bhandary, Sumanta;Poli, Emiliano;Teobaldi, Gilberto;O'Regan, David D.
关键词：
过渡金属酞菁分子在自旋电子学器件的发展中引起了相当大的兴趣，因为它们具有不同的键合机制和固有的磁性。后者受到器件结构中不可避免的金属-分子界面上产生的量子波动的高度影响。在这项研究中，我们系统地研究了含有一系列过渡金属离子（Ti， V, Cr, Mn, Fe， Co和Ni）的酞菁分子与Cu（111）表面接触时的动态筛选效应。利用综合密度泛函数理论和安德森杂质模型计算，我们发现依赖轨道的杂化和电子相关共同导致了强电荷和自旋涨落。虽然过渡金属离子的瞬时自旋矩接近原子样，但我们发现筛选可以大大降低甚至淬灭这些自旋矩。我们的研究结果强调了金属接触分子器件中量子波动的重要性，这可能会影响从理论或实验探针获得的结果，这取决于它们可能依赖于材料的特征采样时间尺度。
Transition-metal phthalocyanine molecules have attracted considerable interest in the context of spintronics device development due to their amenability to diverse bonding regimes and their intrinsic magnetism. The latter is highly influenced by the quantum fluctuations that arise at the inevitable metal–molecule interface in a device architecture. In this study, we have systematically investigated the dynamical screening effects in phthalocyanine molecules hosting a series of transition-metal ions (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, and Ni) in contact with the Cu(111) surface. Using comprehensive density functional theory plus Anderson’s Impurity Model calculations, we show that the orbital-dependent hybridization and electron correlation together result in strong charge and spin fluctuations. While the instantaneous spin moments of the transition-metal ions are near atomic-like, we find that screening gives rise to considerable lowering or even quenching of these. Our results highlight the importance of quantum fluctuations in metal-contacted molecular devices, which may influence the results obtained from theoretical or experimental probes, depending on their possibly material-dependent characteristic sampling time-scales.
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