موضوع مقاله: طیف‌سنجی تونل‌زنی الکترون ناکشسان | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # طیف‌سنجی تونل‌زنی الکترون ناکشسان | مقدمه: طیف‌سنجی تونل زنی الکترون غیرالاستیک (IETS) یک ابزار تجربی برای مطالعه ارتعاشات جذب‌شده مولکولی روی اکسیدهای فلزی است. | ## بخش 1: طیف‌سنجی تونل‌زنی الکترون ناکشسان | طیف‌های ارتعاشی جذب‌کننده‌ها با وضوح بالا (< ۰٫۵ میلی الکترون ولت) و حساسیت بالا (<13 10 مولکول برای ارائه یک طیف مورد نیاز هستند). یک مزیت اضافی این واقعیت است که انتقال‌های ممنوعه نوری نیز ممکن است مشاهده شوند.K.W. اگر عایق به اندازه کافی نازک باشد، احتمال کمی وجود دارد که الکترون فرودی از سد عبور کند. از آنجایی که انرژی الکترون توسط این فرایند تغییر نمی‌کند، این یک فرایند الاستیک است. برخی از الکترون‌های تونل زنی می‌توانند با ارتعاشات برانگیخته اکسید یا جذب، انرژی خود را از دست بدهند. این فرآیندهای غیر کشسان منجر به یک مسیر تونل زنی دوم می‌شود که سهم جریان اضافی را به جریان تونل می‌دهد. از آنجایی که الکترون فرودی باید انرژی کافی برای برانگیختن این ارتعاش را داشته باشد، حداقل انرژی وجود دارد که شروع این فرایند (غیر الاستیک) است. این حداقل انرژی برای الکترون با حداقل ولتاژ بایاس مطابقت دارد که شروع سهم اضافی است. | ## بخش 2: طیف‌سنجی تونل‌زنی الکترون ناکشسان | سهم غیر کشسان جریان در مقایسه با جریان تونل زنی الاستیک (~۰٫۱٪) کم است و همان‌طور که در شکل پایین مشاهده می‌شود به وضوح به عنوان یک اوج در مشتق دوم جریان به ولتاژ بایاس دیده می‌شود. این یک اثر مرتبه دوم در جفت شدن ارتعاش الکترون است، جایی که یک ارتعاش ساطع می‌شود و دوباره جذب می‌شود یا برعکس. بسته به پارامترهای انرژی سیستم، این تصحیح ممکن است منفی باشد و ممکن است از سهم مثبت جریان غیرکشسانی بیشتر باشد و در نتیجه طیف IETS کاهش یابد. نه تنها اوج‌ها و شیب‌ها ممکن است مشاهده شوند، بلکه بسته به پارامترهای انرژی، ویژگی‌های مشتق مانند نیز ممکن است، هم به صورت تجربی و از لحاظ نظری، مشاهده شوند. با نگه داشتن نوک یک میکروسکوپ تونل زنی روبشی (STM) در موقعیت ثابت روی سطح و جاروب کردن ولتاژ بایاس، می‌توان یک مشخصه I-V را ثبت کرد. مشتق اول اطلاعاتی در مورد چگالی محلی حالات (LDOS) زیرلایه می‌دهد، با این فرض که نقطه اوج دارای چگالی ثابتی از حالات است. الزامات دماهای برودتی و پایداری مکانیکی شدید (ارتعاشات مکانیکی نقطه اوج روی ماده جاذب باید دامنه‌ای در محدوده پیکومتر یا کمتر داشته باشد) تحقق این تکنیک را از نظر تجربی چالش‌برانگیز می‌سازد. در سال‌های اخیر اتصالات انتقال مولکولی با یک مولکول بین دو الکترود، گاهی اوقات با یک درگاه الکترود اضافی در نزدیکی مولکول تولید شده است. | ## بخش 3: طیف‌سنجی تونل‌زنی الکترون ناکشسان | نقطه ضعف این روش این است که از نظر تجربی ایجاد و شناسایی یک اتصال دقیقاً با یک مولکول بین الکترودها بسیار چالش‌برانگیز است. به‌طور خاص، آنها انتقال بین حالت‌های تقسیم زیمن اتم منگنز را بر روی سطوح مختلف رسانای سطوح پوشیده شده با لایه‌های نازک عایق بررسی کردند. این تکنیک بعداً برای بررسی انتقال اسپین اتمی زنجیره‌های اسپین منگنز تا ۱۰ اتم، که یکی یکی مونتاژ شده‌اند، نیز در IBM Almaden در سال ۲۰۰۶ در تیمی به سرپرستی آندریاس جی. نتایج نشان داد که زنجیره اسپین منگنز تحقق مدل تک بعدی هایزنبرگ برای اسپین‌های S=۵/۲ است. STM-IETS همچنین برای اندازه‌گیری انتقال اسپین اتمی تقسیم شده توسط ناهمسانگردی مغناطیسی تک یونی تک تک اتم‌ها و مولکول‌ها استفاده شد. مکانیسم فیزیکی زیربنایی که به الکترون‌های تونل زنی اجازه می‌دهد تا انتقال اسپین اتمی را تحریک کنند، توسط چندین نویسنده مورد مطالعه قرار گرفته است. در حالی که متداول‌ترین حالت کار پروب‌ها تحریکات را از حالت پایه به حالت‌های برانگیخته می‌چرخانند، امکان دور کردن سیستم از تعادل و انتقال کاوشگر بین حالت‌های برانگیخته و همچنین امکان کنترل جهت‌گیری اسپین اتم‌های منفرد با اسپین قطبی شده وجود دارد. | ## جمع‌بندی | در مورد ساختارهای اسپین جفت شده، این تکنیک نه تنها اطلاعاتی در مورد تحریکات اسپین انرژی‌ها ارائه می‌دهد، بلکه همچنین در مورد گسترش آنها در سراسر ساختار ارائه می‌دهد، که امکان تصویربرداری از حالت‌های موج اسپین در زنجیره‌های اسپین مهندسی شده نانو را فراهم می‌کند.