Adsorption-Induced Kondo Effect in Metal-Free Phthalocyanine on Ag(111)

Autor: Luc Moreau, Iann C. Gerber, Simon Lamare, Geoffroy Kremer, Frédéric Chérioux, Daniel Malterre, Bertrand Kierren, Julien Granet, Yannick Fagot-Revurat, Thomas Pierron, Muriel Sicot
Přispěvatelé: Institut Jean Lamour (IJL), Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Fribourg = University of Fribourg (UNIFR), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), Université de Lorraine (UL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Materials science
Photoemission spectroscopy
02 engineering and technology
Electronic structure
010402 general chemistry
01 natural sciences
Molecular physics
law.invention
[SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
law
[PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]
Physical and Theoretical Chemistry
[SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics
HOMO/LUMO
ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
[SPI.ACOU]Engineering Sciences [physics]/Acoustics [physics.class-ph]
021001 nanoscience & nanotechnology
0104 chemical sciences
Surfaces
Coatings and Films
Electronic
Optical and Magnetic Materials
General Energy
Unpaired electron
Molecular Density
Density functional theory
Kondo effect
[PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph]
Scanning tunneling microscope
0210 nano-technology
Zdroj: The Journal of Physical Chemistry C
The Journal of Physical Chemistry C, 2020, 124 (19), pp.10441-10452
Journal of Physical Chemistry C
Journal of Physical Chemistry C, 2020, 124 (19), pp.10441-10452. ⟨10.1021/acs.jpcc.9b11141⟩
Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2020, 124 (19), pp.10441-10452. ⟨10.1021/acs.jpcc.9b11141⟩
ISSN: 1932-7447
1932-7455
DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b11141⟩
Popis: International audience; We report on the formation of a two-dimensional supramolecular Kondo lattice made of organic molecules comprising only C, N, and H atoms, namely metal-free phthalocyanines 2HPc (C 32 H 18 N 8), adsorbed on a Ag(111) surface. Low-temperature scanning tunneling microscopy/spectroscopy (LT-STM/STS), ultraviolet photoemission spectroscopy (UPS), and density functional theory (DFT) are used to investigate the electronic structure of the system for low molecular density and commensurate self-assemblies. Abrikosov− Suhl resonances that are characteristic of the arising of a Kondo effect are observed by using both STS and UPS at low temperature. Whereas freestanding 2HPc is a no-spin-bearing molecule, it acquires an unpaired electron in its πconjugated lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) upon adsorption on Ag. As a result, the Kondo effect can be interpreted as originating from the interaction between this unpaired π-spin and the Ag Fermi sea. Extra side resonances are observed in STS spectra that are a manifestation of the coupling between the π electron and molecular vibrational excitations, qualifying the effect as the molecular vibrational Kondo effect. The variation of the Kondo temperature T K of single molecules and upon two-dimensional self-assembly is discussed. This study brings new insights into the Kondo-related physics in correlation with molecular spins and low dimensionality. Moreover, it may open new routes to the synthesis of organic molecular spintronic devices.
Databáze: OpenAIRE
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