Einfache Quantenoperationen an molekularen Magneten auf Oberflächen

Ziel dieses Projektes ist, metallorganische Moleküle, die ein magnetisches Moment tragen, auf Oberflächen in wohldefinierter Anordnung zu deponieren und das magnetische Moment der Moleküle zu messen sowie durch gezielte Manipulation zu beeinflussen. So sollen einfache Quantenoperationen an individuellen molekularen magnetischen Systemen realisiert werden. Hier sollen zwei komplementäre Wege zur Durchführung dieser Thematik verfolgt werden. Einerseits sollen in 3d-Übergangsmetallionen, die von organischen Liganden umgeben sind, das Ligandenfeld dazu benutzt werden, den Spinzustand des Metallions zu beeinflussen. Änderungen der Konformation der Liganden können unter bestimmten Umständen zu „high-spin“ – „low-spin“ Übergängen führen, die durch die Spitze eines Rastertunnelmikroskops (RTM) oder durch Photonen angeregt und mittels RTM lokal nachgewiesen werden sollen. Im „high-spin“ Zustand kann es aufgrund der Hybridisierung mit dem Substrat auch zu Vielteilcheneffekten wie dem Kondo Effekt kommen. Andererseits sollen seltene Erd-Ionen in organische Liganden eingebettet werden. Hier führt das Ligandenfeld zu sehr großen magnetischen Anisotropien der stark lokalisierten 4f-Elektronen, die kaum mit dem Substrat hybridisieren, so dass lokale Spins mit sehr langen Lebenszeiten zu erwarten sind. Diese können mittels RTM angeregt und deren Lebenszeiten bestimmt werden. In beiden Ansätzen sollen einzelne Spins manipuliert und somit einfache Quantenoperationen realisiert werden.