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Moiré Tuning of Spin Excitations: Individual Fe Atoms onMoS2/Au(111)
Physical Review Letters ( IF 8.6 ) Pub Date : 2021-11-29 , DOI: 10.1103/physrevlett.127.236801 Sergey Trishin 1 , Christian Lotze 1 , Nils Bogdanoff 1 , Felix von Oppen 2 , Katharina J Franke 1
Physical Review Letters ( IF 8.6 ) Pub Date : 2021-11-29 , DOI: 10.1103/physrevlett.127.236801 Sergey Trishin 1 , Christian Lotze 1 , Nils Bogdanoff 1 , Felix von Oppen 2 , Katharina J Franke 1
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Magnetic adatoms on properly designed surfaces constitute exquisite systems for addressing, controlling, and manipulating single quantum spins. Here, we show that monolayers of on a Au(111) surface provide a versatile platform for controllably tuning the coupling between adatom spins and substrate electrons. Even for equivalent adsorption sites with respect to the atomic lattice, we observe that Fe adatoms exhibit behaviors ranging from pure spin excitations, characteristic of negligible exchange and dominant single-ion anisotropy, to a fully developed Kondo resonance, indicating strong exchange and negligible single-ion anisotropy. This tunability emerges from a moiré structure of on Au(111) in conjunction with pronounced many-body renormalizations. We also find striking spectral variations in the immediate vicinity of the Fe atoms, which we explain by quantum interference reflecting the formation of Fe-S hybrid states despite the nominally inert nature of the substrate. Our work establishes monolayer as a tuning layer for adjusting the quantum spin properties over an extraordinarily broad parameter range. The considerable variability can be exploited for quantum spin manipulations.
中文翻译:
自旋激发的莫尔调谐:MoS2/Au(111) 上的单个 Fe 原子
设计合理的表面上的磁性吸附原子构成了用于寻址、控制和操纵单量子自旋的精致系统。在这里,我们表明单层在 Au(111) 表面上提供了一个通用平台,用于可控地调整吸附原子自旋和衬底电子之间的耦合。即使对于相对于原子的等效吸附位点在晶格中,我们观察到 Fe 吸附原子表现出的行为范围从纯自旋激发、可忽略不计的交换和主要的单离子各向异性,到完全发展的近藤共振,表明强交换和可忽略的单离子各向异性。这种可调性来自于在 Au(111) 上结合明显的多体重整化。我们还在 Fe 原子附近发现了惊人的光谱变化,我们通过反映 Fe-S 杂化态形成的量子干涉来解释这一点,尽管基材名义上是惰性的。我们的工作建立了单层作为用于在非常宽的参数范围内调整量子自旋特性的调谐层。相当大的可变性可用于量子自旋操作。
更新日期:2021-11-29
中文翻译:
自旋激发的莫尔调谐:MoS2/Au(111) 上的单个 Fe 原子
设计合理的表面上的磁性吸附原子构成了用于寻址、控制和操纵单量子自旋的精致系统。在这里,我们表明单层在 Au(111) 表面上提供了一个通用平台,用于可控地调整吸附原子自旋和衬底电子之间的耦合。即使对于相对于原子的等效吸附位点在晶格中,我们观察到 Fe 吸附原子表现出的行为范围从纯自旋激发、可忽略不计的交换和主要的单离子各向异性,到完全发展的近藤共振,表明强交换和可忽略的单离子各向异性。这种可调性来自于在 Au(111) 上结合明显的多体重整化。我们还在 Fe 原子附近发现了惊人的光谱变化,我们通过反映 Fe-S 杂化态形成的量子干涉来解释这一点,尽管基材名义上是惰性的。我们的工作建立了单层作为用于在非常宽的参数范围内调整量子自旋特性的调谐层。相当大的可变性可用于量子自旋操作。