《物理学评论快报》报道北京大学王永锋课题组单自旋读写的最新成果

单分子双稳态的可逆调控是近年来学术研究的一个热点，它不仅具有重要的基础研究价值，同时也具有潜在的工业应用前景。双稳态分子通常具有不同的结构形态，可以用作信息存储的基元。要想实现这种信息存储功能，必须将单分子组装成有序的薄膜，保证对其中任一分子的状态进行调控时周围分子的状态不受影响。

北京大学信息科学技术学院王永锋研究员多年来一直致力于单分子结构双稳态的原位可逆调控，实现了基于氢键与离子键的单分子信息点的读写。最近王永锋课题组与德国Richard Berndt教授、Karsten Reuter教授以及国内的吴凯教授、吕京涛教授、彭练矛教授等合作，成功实现1平方纳米尺度的单自旋信息点的读写。

视黄酸分子沉积到Au(111)表面后会形成大面积有序阵列，对任一分子都可进行原位自旋状态的可逆调控。将针尖固定于分子上，不断改变偏压，当偏压达到-2 V左右时，测量到的隧道电流会发生突变。我们通过对转变之后的分子扫描隧道谱进行分析，发现转变之前的A分子在费米能级附近的没有共振峰，转变之后的B分子在高分辨隧道谱中观测到了近藤共振峰，对应自旋态的转变。B分子在3T磁场时已经产生明显的塞曼分裂，利用塞曼分裂的能级差和磁场的关系，可以估计出g因子在2左右，对应于单电子的自旋。理论计算表明，这种自旋的产生来自于分子的荷电态，即π轨道上丢失一个电子，形成正离子自由基。视黄酸分子的尺寸小于1平方纳米，这项研究使在亚纳米尺度实现基于自旋态调控的超高密度信息存储成为可能。

在视黄酸有序阵列中实现亚纳米尺度单自旋信息点的读写。

该研究成果以“Spin Manipulation by Creation of Single-Molecule Radical Cations”为题发表于在《物理学评论快报》上【Phys. Rev. Lett. 116, 027201（2016）】。博士生Sujoy Karan为第一作者，博士后李娜为第二作者，王永锋研究员与Richard Berndt教授为共同通讯作者。该研究成果得到了科技部与自然科学基金委的支持。

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.027201

原文标题：Spin Manipulation by Creation of Single-Molecule Radical Cations