我们研究的目标是利用分子材料开发一种可持续的廉价自旋电子器件。长期目标还包括微型化（纳米级）和创建由一个或几个分子驱动的纳米自旋电子器件。然而，将排列整齐的自旋（自旋电流）注入有机分子材料并非易事。原因在于自旋电流的来源，而有效控制的自旋轨道相互作用非常小。以分子自旋电子学为代表的石墨烯利用了自旋轨道相互作用，在与磁性金属（镍）电极的界面上发生的 π-d 轨道杂化增加了这种相互作用。最近，这种在分子水平界面上的自旋电流控制被称为 spinterface。

在我们的研究项目中，将利用单分子磁体（SMM）这种新型磁体来实现自旋电子学。SMM 与传统无机磁体结构迥然，通过将不同电子状态的金属离子和有机配体结合在一起，可以控制其电子状态、配体磁场和磁各向异性。例如，作为经典磁体（铁磁性金属）的钴（Co）纳米粒子可降低磁化反转所需的能量，表现为超顺磁性。随着磁化的自发反转，纳米粒子不再具有磁记忆功能。另一方面，由于磁化反转的势垒能（Ueff）是由分子内部的强单轴磁各向异性形成的，因此即使在纳米尺度上，SMM 也能表现为磁体。

具体来说我们的工作分为以下几个部分： (a) 用于纳米自旋电子器件的高性能 SMM 的高效合成方法和功能评估，我们将合成具有电化学/光学开关功能的 SMM，并利用磁性测量和光谱技术阐明其功能。(b) 开发 SMM 中自旋的操作和控制方法，为了操作和控制 SMM 中的自旋，我们旨在通过 STM/STS 利用自旋极化隧道电流进行电导分析，从而检测自旋方向（↑ - ↓）。通过电流检测一个 SMM 分子的磁化状态，并从自旋极化电流的测量中验证 SMM 是否可以磁记录信息。此外，还可以阐明其机制。(c) 理解和阐明导电 SMM 的自旋依赖传输现象，作为导电 SMM 自旋相关输运现象的一部分，我们将阐明局部 f 自旋与传导载流子之间 π-f 相互作用的影响以及 f 离子依赖性。将 SMM 置于场效应晶体管器件的栅极部分，在自旋状态下控制源极和漏极之间的电流，并阐明其机理。(d) 利用 SMM 的自组装开发量子位操作和控制方法，我们的目标是利用 SMM 的自组装延长相干时间，并阐明与分子聚集形态和维度的相关性。我们将使用拥有脉冲EPR对相干时间进行详细研究。

奖项与荣誉：

• 2002  Inoue Scientific Award

• 2005  The Chemical Society of Japan Award for Creative Work for 2005

• 2006    Best Paper Award in J. Phys. Soc. Jpn.

• 2009    Associate Member of Science Council of Japan

• 2011    Award for International Conference Attraction (JNTO)

• 2013    Fellow of Royal Society of Chemistry (FRSC)

• 2014    Award of Japan Society of Coordination Chemistry

• 2019    Mukai Award

• 2019    Honorable Doctorate from University of Ss. Cyril and Methodius (Slovakia)

• 2019    The Chemical Society of Japan Award for 2019

• 2023    MOE Changjiang Chair Professorship (China)

• 2024    Award for Honorary Membership of Slovakia Chemical Society (Slovakia)

出版物：

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