OFERTA DE CONTRATO PARA REALIZAR LA TESIS DOCTORAL EN ESPINTRÓNICA MOLECULAR

 

La Espintrónica Molecular integra el área de la espintrónica con la del Magnetismo Molecular y la Electrónica Molecular. Hasta el momento todos los dispositivos espintrónicos conocidos se basan en materiales electrónicos “clásicos”: metales y semiconductores inorgánicos (C. Felser. Angew.Chem., 2007, 46, 668). La Espintrónica Molecular trata de aprovechar la versatilidad química y electrónica de las moléculas para explorar un importante desafío que es el desarrollo de dispositivos moleculares análogos a los dispositivos espintrónicos convencionales (en particular, las válvulas de espín) (S. Sanvito et.al. Nature Mater., 2007, 6, 803 and J. Camarero, E. Coronado. J. Mater.Chem., 2009, 19, 1678).

mol-spi

Figura 1. a) Representación esquemática de una válvula de espín molecular. b) Fabricación de una válvula de espín con moléculas sublimables.

 

OBJETIVOS

El proyecto de tesis doctoral tiene como finalidad incorporar moléculas de spin crossover (SCO) en dispositivos espintrónicos. La utilización como capa colectora de espines de estas moléculas magnéticas conmutables puede dar lugar a “válvulas de espin inteligentes” que pueden responder, no sólo a un campo magnético, sino también a estímulos externos como la luz, la temperatura, la presión o la aplicación de un campo eléctrico. Este concepto es nuevo en espintrónica molecular. Por el momento la investigación en este área se ha limitado a fabricar heteroestructuras híbridas en las que la magnetoresistencia se controla a través de un campo magnético. En la actualidad la investigación con este tipo de dispositivos moleculares es de carácter básico y trata de entender el proceso de inyección de espines desde la capa inorgánica inyectora a la capa orgánica colectora de espines con el fin de mejorar la calidad del dispositivo.

 

Algunos trabajos relevantes previos desarrollados en el ICMol han sido:  1) Adv. Elect. Mat. 2015, 1, 1500065 (en este trabajo se demuestra la posibilidad de utilizar por primera vez moléculas magnéticas como capa colectora de espines); 2) Adv. Mat., 2011, 23, 1545 y Adv. Mat. 2015, 27, 1288 (primeras demostraciones experimentales  de que en la nanoescala el transporte electrónico a través de moléculas SCO depende de su estado de espín).

 

Los objetivos concretos son los siguientes

 

  1. Diseño químico de moléculas SCO convenientemente funcionalizadas para que, o bien se puedan sublimar, o bien se puedan anclar a las superficies ferromagnéticas.
  2. Deposición y caracterización de estas moléculas sobre superficies ferromagnéticas con el fin de estudiar el fenómeno de transición de espín en las interfaz inorgánica/molecular.
  3. Implementación de moléculas SCO en válvulas de espin y caracterización de la influencia del estado de espín en sus propiedades de transporte de espín.
  4. Modelización teórica de la interfaz superficie ferromagnética – capa de moléculas SCO con el fin de racionalizar la inyección de caga polarizada en espín a través de estas moléculas conmutables

METODOLOGÍA

  1. SÍNTESIS, DEPOSICIÓN, CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE MOLECULAS DE ESPÍN CROSSOVER SOBRE SUPERFICIES FERROMAGNÉTICAS

Se prepararán dos tipos de complejos de SCO para su deposición en superficies ferromagnéticas (tanto metálicas, , como formadas por óxidos metálicos LSMO). Las moléculas del primer tipo serán complejos sublimables de Fe(II) (J.A. Real et.al. Inorg.Chem 1997, 36, 3008), que serán depositados mediante técnicas de ultra-alto vacio (UHV)) sobre superficies metálicas (NiFe y Co). Las moléculas del segundo tipo serán complejos no sublimables de Fe(II) convenientemente funcionalizados para ser anclados por técnicas en disolución sobre una superficie ferromagnética. En concreto, se usarán complejos neutros de Fe(II) con bppCOOH (A. Abherve et. al. Dalton Trans., 2011,23,1545) para formar monocapas autoensambladas (SAMs) sobre superficies de LSMO. El plan de trabajo con estas moléculas será 1) depositarlas en forma de monocapas/ películas delgadas sobre los electrodos ferromagnéticos; 2) estudiar la calidad de estas monocapas/películas delgadas (mediante microscopías de STM y AFM, y elipsometría); 3) estudiar la polarización de espín en la monocapas (mediante XMCD) y sus propiedades magnéticas (SQUID).

  1. FABRICACION DE DISPOSITIVOS ESPINTRÓNICOS.

Las capas magnéticas caracterizadas en el apartado anterior, se implementarán en estructuras de válvula de espín. En segundo lugar se estudiarán las propiedades magnetorresistivas, eléctricas y ópticas de estos dispositivos y su correlación con el estado de espin de las moléculas. Una técnica que será muy útil para estudiar el magnetismo de las capas delgadas será el MOKE (Magneto-Optical Kerr Effect). Para el estudio de las propiedades de inyección de espín y propiedades de transporte de carga a través de la capa emisora orgánica se utilizará el equipo PPMS.

3.DESARROLLO TEORICO. Establecer un marco de referencia teórica para el cálculo de propiedades de moléculas SCO y optimización de la estructura de moléculas SCO depositadas en superficies. Primeramente se establecerá el estado de espín de una molécula SCO depositada en una superficie así como su capacidad para producir la transición, a continuación se procederá a realizar cálculos de transporte electrónico para conocer las propiedades de transporte de espín en sus distintos estados magnéticos. En este caso, se usará una combinación de DFT junto al método de no-equilibrio para el transporte electrónico.

GRUPOS MdM IMPLICADOS

  1. Grupo de Coronado (M. Clemente-León, H. Prima). Diseño de moléculas de SCO para su anclaje por métodos en disolución sobre superficies de óxidos magnéticos. Deposición sobre superficies de las moléculas de SCO y caracterización. Desarrollo y estudio de válvulas de espin.
  2. Grupo de Real. Diseño de moléculas de SCO sublimables y caracterización estructural y magnética.
  3. Grupo de Clemente (S. Cardona). Desarrollo teórico.

CARÁCTER FORMATIVO

El becario va a adquirir una formación multidisciplinar en Nanociencia Molecular que incluye i) el diseño químico de moléculas magnéticas funcionales (mediante el uso de la química de coordinación), ii) el procesado de dichas moléculas sobre superficies ferromagnéticas (mediante técnicas en disolución y de UHV), iii) la preparación de dispositivos espintrónicos (mediante la combinación de técnicas en disolución con técnicas de UHV) y iv) La caracterización estructural y física de las moléculas, las películas y los dispositivos (mediante técnicas de difracción de rayos X (monocristal y polvo), espectroscópicas (IR, Raman), microscópicas (AFM, STM), magnéticas (medidas de SQUID, MOKE), de magneto-transporte  y teóricas (DFT dependiente del tiempo)).

CONTACTO

helena.prima@uv.es

FECHA LÍMITE

27 de setiembre de 2016