Confeccionando el efecto Kondo, una molécula cada vez

06.05.2021

• Investigadores manipulan la resonancia Kondo de las nanoarquitecturas de lantánido-porfirina mediante la química inducida por la punta de un microscopio.
• Este resultado de investigación financiado por el ERC pone de manifiesto el potencial de la química de coordinación para la espintrónica.

El diseño de sistemas moleculares sobre superficies es crucial para la comprensión del transporte de electrones. El desarrollo de la electrónica molecular, los dispositivos espintrónicos y la computación cuántica sólo se producirá con el control preciso de la textura del espín y su interacción con el entorno. A este propósito, el efecto Kondo es un fenómeno que ha atraído mucha atención por su potencial en aplicaciones espintrónicas de una sola molécula. El efecto Kondo resulta de la interacción entre el espín de las impurezas magnéticas y los electrones de conducción, que da lugar a un cambio de la conductividad eléctrica por debajo de cierta temperatura. Este fenómeno se ha investigado ampliamente en superficies, sobre todo en macrociclos metálicos; sin embargo, el magnetismo de los complejos de coordinación de lantánidos está hasta la fecha poco explorado.

Investigadores del Grupo de Nanoarquitectura de Superficies del IMDEA Nanociencia, dirigido por el Dr. David Écija, han publicado recientemente su trabajo sobre las especies de lantánidos-porfirinas en la revista RSC Nanoscale. En su publicación, los investigadores prepararon porfirinas de disprosio (Dy) sobre una superficie de oro y estudiaron su efecto Kondo. Las porfirinas son compuestos orgánicos macrocíclicos con interés como pigmentos, catalizadores y en la electrónica molecular. Los investigadores lograron desactivar la resonancia Kondo de estos nanomateriales eliminando un átomo de hidrógeno del macrociclo mediante pulsos de voltaje inducidos por la punta de un microscopio STM, con precisión submolecular.

El trabajo dirigido por el Dr. Écija combina el diseño en superficie de nanomateriales reticulares 2D de porfirina, la química de coordinación de los lantánidos, la microscopía de efecto túnel STM de barrido a baja temperatura y la espectroscopia, con cálculos teóricos DFT. Las especies premetalizadas que presentan esta resonancia Kondo pueden ser manipuladas lateralmente para ensamblar redes Kondo artificiales. Este resultado de investigación, financiado por el Consejo Europeo de Investigación ERC, pone de manifiesto el potencial de la química de coordinación tip-induced para la espintrónica, que aprovecha las propiedades magnéticas inherentes a los elementos del bloque f de la tabla periódica.

Este trabajo es una colaboración entre investigadores en IMDEA Nanociencia y el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC). Ha sido parcialmente financiado por el ERC y el reconocimiento del Centro de Excelencia Severo Ochoa a IMDEA Nanociencia (2017-2021). El proyecto ELECNANO ha recibido financiación del Consejo Europeo de Investigación (ERC) dentro del programa de investigación e innovación H2020 (acuerdo de subvención nº 766555).

Referencia:

B. Cirera et al. Lanthanide-porphyrin species as Kondo irreversible switches through tip-induced coordination chemistry. Nanoscale. 2021.

DOI: DOI: 10.1039/D0NR08992C (Open Access)

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Dr. David Écija
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Fuente: IMDEA Nanociencia