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Controlling the Spin of Co Atoms on Pt(111) by Hydrogen Adsorption

Résumé

We investigate the effect of H adsorption on the magnetic properties of individual Co atoms on Pt(111) with scanning tunneling microscopy. For pristine Co atoms, we detect no inelastic features in the tunnel spectra. Conversely, CoH and CoH2 show a number of low-energy vibrational features in their differential conductance identified by isotope substitution. Only the fcc-adsorbed species present conductance steps of magnetic origin, with a field splitting identifying their effective spin as S-eff = 2 for CoH and 3/2 for CoH2. The exposure to H-2 and desorption through tunnel electrons allow the reversible control of the spin in half-integer steps. Because of the presence of the surface, the hydrogen-induced spin increase is opposite to the spin sequence of CoHn molecules in the gas phase.

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thumb|Atomes de silicium à la surface d'un cristal de carbure de silicium (SiC). Image obtenue à l'aide d'un STM. Le microscope à effet tunnel (en anglais, scanning tunneling microscope, STM) est inventé en 1981 par des chercheurs d'IBM, Gerd Binnig et Heinrich Rohrer, qui reçurent le prix Nobel de physique pour cette invention en 1986. C'est un microscope en champ proche qui utilise un phénomène quantique, l'effet tunnel, pour déterminer la morphologie et la densité d'états électroniques de surfaces conductrices ou semi-conductrices avec une résolution spatiale pouvant être égale ou inférieure à la taille des atomes.
Champ magnétique
En physique, dans le domaine de l'électromagnétisme, le champ magnétique est une grandeur ayant le caractère d'un champ vectoriel, c'est-à-dire caractérisée par la donnée d'une norme, d’une direction et d’un sens, définie en tout point de l'espace et permettant de modéliser et quantifier les effets magnétiques du courant électrique ou des matériaux magnétiques comme les aimants permanents.
Spectroscopie neutronique à écho de spin
La 'spectroscopie neutronique à écho de spin' (neutron spin echo ou NSE en anglais) est une technique de spectroscopie proposée dès 1972 par Ferenc Mezei. Les instruments dédiés permettent d'étudier des phénomènes relativement lents à l'échelle microscopique, avec des temps caractéristiques allant jusqu'à quelques centaines de nanosecondes. Son utilisation sur la base de spectromètres à trois axes permet également d'améliorer leur résolution en énergie d'au moins deux ordres de grandeur (E de l'ordre du eV).
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