V rámci projektu budeme studovat možnosti externího řízení magnetické interakce mezi molekulárními nanomagnety (MNM) deponovanými na grafen. Uspořádané soubory MNM budou připraveny na povrchu grafenu využitím principů samouspořádávání. Využijeme možnosti řízení polohy Fermiho hladiny pomocí hradlového napětí a prostudujeme možnosti modulace magnetické vazby mezi MNM. Konkrétně, pomocí elektronové spinové rezonance (ESR) stanovíme elektronovou strukturu MNM, sílu magnetické vazby a také koherentní vlastnosti souborů MNM. Dále pomocí torzní magnetometrie změříme orientaci a velikost magnetického momentu. Tato měření budou vysvětlena s pomocí ab-initio DFT výpočtů. Projekt si klade za cíl vysvětlit protichůdné předpovědi a pozorování uvedené v současné odborné literatuře ohledně síly nepřímé magnetické interakce a její závislosti na vzdálenosti. Výsledky projektu mohou nalézt aplikace v oborech molekulární spintroniky a kvantových výpočtů.

Description in English
In this project we will investigate the electrical tuning of magnetic couplings between molecular nanomagnets (MNM) on graphene. The long-range ordered arrays of MNMs will be prepared on graphene surfaces employing self-assembly mechanisms. We will exploit the possibility of tuning the graphene Fermi level by means of a gate voltage and explore the possibility of modulation of the magnetic coupling between MNMs. In particular, we will employ the electron spin resonance to assess the low-energy electronic structure of the MNMs, their magnetic coupling and investigate their coherent properties. Additionally, we will measure the orientation and magnitude of the magnetic moments via torque magnetometry. These measurements will be explained with help of ab-initio DFT calculations. The project is of great fundamental interest, as many conflicting predictions exits regarding strength and distance dependence of such indirect magnetic couplings. Furthermore, the outcomes of this project may have important impact in the fields of molecular spintronics and quantum information processing.

Keywords
Molekulární nanomagnety; Grafen; Molekulární vrstvy; Samouspořádávání; Elektronová spinová rezonance

Key words in English
Molecular Nanomagnets; Graphene; Molecular Layers; Self-Assembly; Electron Spin Resonance

19-01536S

Czech

Čechal Jan, prof. Ing., Ph.D. - principal person responsible
Kormoš Lukáš, Ing., Ph.D. - fellow researcher
Makoveev Anton Olegovich, Ph.D. - fellow researcher
Nemec Ivan, doc. Ing., Ph.D. - fellow researcher
Neugebauer Petr, doc. Dr. Ing., Ph.D. - fellow researcher
Novák Jiří, Dr. Mgr., Ph.D. - fellow researcher
Procházka Pavel, Ing., Ph.D. - fellow researcher
Stará Veronika, Ing. - fellow researcher

Central European Institute of Technology BUT
- responsible department (29.3.2018 - 4.4.2018)
Molecular Nanostructures at Surfaces
- responsible department (4.4.2018 - not assigned)
Molecular Nanostructures at Surfaces
- co-beneficiary (1.1.2019 - 31.12.2021)
Central European Institute of Technology BUT
- beneficiary (29.3.2018 - not assigned)

MAKOVEEV, A.; PROCHÁZKA, P.; SHAHSAVAR, A.; KORMOŠ, L.; KRAJŇÁK, T.; STARÁ, V.; ČECHAL, J. Kinetic control of self-assembly using a low-energy electron beam. APPLIED SURFACE SCIENCE, 2022, vol. 600, no. 1, p. 154106 ( p.)ISSN: 1873-5584.
Detail

JAKUB, Z.; KUROWSKÁ, A.; HERICH, O.; ČERNÁ, L.; KORMOŠ, L.; SHAHSAVAR, A.; PROCHÁZKA, P.; ČECHAL, J. Remarkably stable metal-organic frameworks on an inert substrate: M-TCNQ on graphene (M = Ni, Fe, Mn). Nanoscale, 2022, vol. 14, no. 26, p. 9507-9515. ISSN: 2040-3372.
Detail

NAVARRO GIRALDO, J.; HRUBÝ, J.; VAVREČKOVÁ, Š.; SOJKA, A.; BARTOŠ, M.; NEMEC, I.; NEUGEBAUER, P.; HERCHEL, R.; MASARYK, L.; MONCOL, J. DFT study of Cobalt-based single-molecule magnet deposition on graphene. Manchester: 2021. p. 1 (1 s.).
Detail

PROCHÁZKA, P.; KORMOŠ, L.; SHAHSAVAR, A.; STARÁ, V.; MAKOVEEV, A.; SKÁLA, T.; BLATNIK, M.; ČECHAL, J. Phase transformations in a complete monolayer of 4,4 '-biphenyl-dicarboxylic acid on Ag(001). APPLIED SURFACE SCIENCE, 2021, vol. 547, no. 1, p. 149115- (149115-7 p.)ISSN: 1873-5584.
Detail

HRUBÝ, J.; VAVREČKOVÁ, Š.; MASARYK, L.; SOJKA, A.; NAVARRO GIRALDO, J.; BARTOŠ, M.; HERCHEL, R.; MONCOL, J.; NEMEC, I.; NEUGEBAUER, P. Deposition of Tetracoordinate Co(II) Complex with Chalcone Ligands on Graphene. MOLECULES, 2020, vol. 25, no. 21, p. 5021-1 (5021-17 p.)ISSN: 1420-3049.
Detail

PROCHÁZKA, P.; GOSALVEZ, M.; KORMOŠ, L.; DE LA TORRE, B.; GALLARDO, A.; ALBERDI-RODRIGUEZ, J.; CHUTORA, T.; MAKOVEEV, A.; SHAHSAVAR, A.; ARNAU, A.; JELÍNEK, P.; ČECHAL, J. Multiscale Analysis of Phase Transformations in Self-Assembled Layers of 4,4 '-Biphenyl Dicarboxylic Acid on the Ag(001) Surface. ACS Nano, 2020, vol. 14, no. 6, p. 7269-7279. ISSN: 1936-0851.
Detail

KORMOŠ, L.; PROCHÁZKA, P.; MAKOVEEV, A.; ČECHAL, J. Complex k-uniform tilings by a simple bitopic precursor self-assembled on Ag(001) surface. NATURE COMMUNICATIONS, 2020, vol. 11, no. 1, p. 1-6. ISSN: 2041-1723.
Detail

Responsibility: Čechal Jan, prof. Ing., Ph.D.