Ученые из Франции и Германии впервые использовали механический маятник из углеродных нанотрубок для исследования магнитного момента молекулярного магнита. Этот метод открывает новый путь в разработке устройств для сверхчувствительной магнитометрии, в областях спинтроники, молекулярной электроники и квантовых вычислениях.

Электроника в последние годы переживает своего рода революцию с появлением трех новых дисциплин: спинтроники, молекулярной электроники и квантовых вычислений. Все эти три дисциплины полагаются на молекулярные магниты, которые сочетают в себе классические макромасштабные свойства магнита с квантовыми свойствами наноразмерных структур.

Команда во главе с Вольфгангом Венсдофером из института Нееля в Гренобле во Франции, успешно построила резонатор из углеродных нанотрубок с помощью близкораположенных платиновых электродов и химического осаждения.

Далее, команда ученых из технологического института Карлсруэ в Германии и университета Страсбурга, Франция, разработала колебательный контур из углеродной нанотрубки с молекулами несущими четко определенный магнитный момент. Когда момент молекулы меняется на противоположный, это вызывает колебания нанотрубки, которые в свою очередь приводят к изменению тока, проходящего через нанотрубку. Это может быть использовано для определения ядерного спина молекулы.

«Сильная связь между нанотрубкой и магнитной молекулой означает, что такой резонатор может быть использован в качестве сверхчувствительного магнитометра,» сообщил Вернсдофер.»Выходя за рамки простой магнитометрии, такие связи могут также быть использованы для манипулирования магнитными молекулами используя резонатор и наоборот — то, что может выявить различные квантово-механические эффекты, такие как квантовая когерентность».

Исследователи, работающие в тесном сотрудничестве с Европейским Институтом Молекулярного Магнетизма, были заняты работой в этой области в течение нескольких лет. Например, они уже построили новый спиново-клапанное устройство, в котором безмагнитная молекулярная квантовая точка — состоящая из одностенных углеродных нанотрубок, соединена с безмагнитными электродами — а с боков соединена через супрамолекулярные взаимодействий с молекулярным магнитом TbPc2. Локализованный магнитный момент одно-молекулярного магнита (SMM) приводит к зависимой от магнитного поля модуляции проводимости в нанотрубке с уровнями магнитосопротивления до 300% при температуре в 1К.

«Нам также удалось определить ядерный спин отдельного атома металла, встроенного в SMM с помощью молекулярного спинового транзистора». «И мы предоставили первое экспериментальное доказательство сильной спин-фононной связи между спином одной молекулы и углеродным резонатором. Наша работа может помочь в разработке новых устройств спинтроники с нужными квантовыми свойствами, что является основной целью нашего проекта».