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Séminaire : Molecular spin coupling at the tip of a STM

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Par Laurent Limot
chercheur CNRS à l’IPCMS à Strasbourg
Contact : limot@ipcms.unistra.fr

Mercredi 16 avril 2018 à 10h30
IEMN Salle du conseil – Villeneuve d’Ascq

 

Abstract :

Recent advances in addressing and controlling the spin states of a surface-supported object (atom or molecule) have further accredited the prospect of quantum computing and of an ultimate data-storage capacity [1]. Information encoding requires that the object must possess stable magnetic states, in particular magnetic anisotropy to yield distinct spin-dependent states in the absence of a magnetic field together with long magnetic relaxation times. Scanning probe techniques have shown that inelastic electron tunneling spectroscopy (IETS) within the junction of a scanning tunneling microscope (STM) is a good starting point to study the stability of these spin states [2]. STM-IETS allows for an all-electrical characterization of these states by promoting and detecting spin-flip excitations within the object of interest. As spin excitations need however to be preserved from scattering events with itinerant electrons, single objects are usually placed on non-metallic surfaces such as thin-insulating layers or superconductors. In this sense, new approaches to improve the detection of spin-flip excitations are desirable. With this purpose we present here a novel strategy based on the molecular functionalization of a STM tip. We study the surface magnetism of a simple doubledecker molecule, nickelocene [Ni(C5H5)2], which is adsorbed directly on a copper surface. By means of X-ray magnetic circular dichroism and density functional theory calculations, we show that nickelocene on the surface is magnetic (Spin = 1) and possesses a uniaxial magnetic anisotropy, while IETS reveals an exceptionally efficient spin-flip excitation occurring in the molecule [3]. Interestingly, nickelocene preserves its magnetic moment and magnetic anisotropy not only on the surface, but also in different metallic environments. Taking advantage of this robustness, we are able to functionalize the STM tip with a nickelocene [3,4], which can then be employed as a portable source of inelastic excitations. As we will show during the talk, IETS can then be used to probe the interaction between a surface-supported object and the nickelocene tip, including a magnetic interaction.

M. Ormaza1, P. Abufager2, B. Verlhac1, N. Bachellier1, M.-L. Bocquet3, N. Lorente4, and Laurent Limot1,*
1Université de Strasbourg, CNRS, IPCMS, UMR 7504, F-67000 Strasbourg, France
2Instituto de Física de Rosario, CONICET, Universidad Nacional de Rosario, Argentina
3Ecole Normale Supérieure, UPMC Univ. Paris 06, CNRS, 75005 Paris, France
4CFM/MPC and DIPC, 20018 Donostia-San Sebastián, Spain

References
[1] F.D. Natterer et al., Nature 543, 226 (2017); T. Choi et al., Nat. Nanotech. 6 (2017)
[2] A.J. Heinrich, J.A. Gupta, C.P. Lutz, and D.M. Eigler, Science 306, 466 (2004)
[3] M. Ormaza et al., Nano Lett. 17, 1877 (2017)
[4] M. Ormaza et al., Nat. Commun. 8, 1974 (2017)

 

 

Séminaire : A propos de la dynamique non régulière

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Par Alain Léger
Directeur de Recherche au CNRS
Contact : leger@lma.cnrs-mrs.fr

Mercredi 28 mars 2018 à 14h00
IEMN Ampli LCI – Villeneuve d’Ascq

Abstract :

Cet exposé va présenter quelques aspects, d’abord introductifs, puis plus récents de la mécanique non régulière. Nombre de situations, conditions au bord ou lois de comportement, fournissent des exemples de non régularité en mécanique. On se concentrera principalement sur le cas du contact et du frottement mais plusieurs aspects fondamentaux seraient identiques dans les cas de la plasticité, de l’endommagement, etc… Dans tous les cas l’introduction de conditions non régulières en mécanique des milieux continus conduit à des problèmes mathématiques ouverts et difficiles. On essaiera pour cela de préciser minutieusement l’état des lieux, en forme de liste des problèmes résolus ou ouverts, afin que soient clarifiées les situations où il est légitime ou non d’utiliser des résultats dans différents domaines de la physique, et l’on observera que ce sont alors des modèles simples qui, pour autant qu’ils soient bien choisis, apportent des informations qualitatives là où des modèles plus proches de la physique seraient inaccessibles.

On rappellera que la non régularité supprime la possibilité de se référer au cadre classique de la théorie des équations différentielles ou aux dérivées partielles. Après quelques résultats, énoncés dans le cas d’un système mécanique très simple mais généralisables à tous les problèmes discrets, une partie importante de l’exposé sera consacrée à l’étude de la réponse à une sollicitation périodique comme cela est classique dans l’étude qualitative des systèmes dynamiques.

Dans un premier temps le système mécanique sera linéaire, ce qui en rendra les résultats utilisables qualitativement dans nombre de domaines de physique, d’acoustique ou de vibrations. Une attention particulière sera portée à la transition entre des zones de comportements différents, et l’on notera qu’aucune transition au chaos n’est observée lorsque la seule non linéarité est due au contact et au frottement. Dans un deuxième temps on ajoutera une non linéarité régulière de type grandes déformations. On verra alors que la réponse peut comprendre des zones de comportement non périodique, ce qui amènera, en conclusion, à interroger le couplage entre différents types de non linéarités.