Optimierung supramolekularer Einzelmolekülmagnete

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Einzelmolekülmagnete (SMMs) sind exakt definierte chemische Systeme, die eine Hysterese in der Magnetisierung zeigen, die eine reine Eigenschaft des Einzelmoleküls ist. SMMs ermöglichen nicht nur die direkte Beobachtung quantenmechanischer Phänomene, sondern versprechen auch Anwendungen als Speichermedium auf molekularer Ebene oder im Bereich der Quanteninformationsverarbeitung. Die Voraussetzungen für einen SMM ist ein Hochspin-Grundzustand mit einer großen negativen axialen Nullfeldaufspaltung. Dies führt zu einer effektiven Energiebarriere und daher zu einem hysteretischen Verhalten der Magnetisierung. Um den Zerfall der Magnetisierung durch makroskopisches Quantentunneln zu unterdrücken, sind die großen wissenschaftlichen Herausforderungen Design und Synthese von supramolekularen Strukturen mit einer verschwindender transversalen Anisotropie. Daher ist ein Projektschwerpunkt, neue Strategien zur Minimierung der molekularen Rhombizität und der transversalen Anisotropie hervorgerufen durch intramolekulare Wechselwirkungen zu verfolgen. Vielversprechende Ergebnisse hierzu wurden mit einer [MnIII6CrIII](lactat)3-Verbindung bereits im ersten Teilprojekt erzielt. Ein weiter entscheidender Schritt in Richtung Anwendung ist die lokale Charakterisierung und die Manipulation von SMMs auf Oberflächen. Die Messung und Charakterisierung von SMMs auf mikroskopischer Skala wird daher einen weiteren Schwerpunkt dieses Projekts bilden. Hierbei soll ein neuartiger Ansatz mit Graphen als Basis für ein 2D Elektronengas-Mallsonden-Magnetometer verfolgt werden.