物理学家，化学家团队演示稀土分子的原子水平控制

newbb电子平台的科学家, Argonne National Laboratory, 以及伊利诺伊大学芝加哥分校, for the first time, 在金属表面形成一个带电的稀土分子，并在不影响其电荷的情况下顺时针和逆时针旋转.

他们的工作为未来重要材料的原子尺度操作研究打开了一扇新窗口, 从量子计算到消费电子产品.

“稀土元素对包括手机在内的高科技newbb电子至关重要, HDTVs, and more. 这是首次在金属表面形成带正电荷和负电荷的稀土配合物，也是首次证明了原子水平上对其旋转的控制," said team lead Saw-Wai Hla他是一名科学家，身兼两职 Argonne and professor of physics and astronomy 在newbb电子平台文理学院任教.

该实验是在阿贡和newbb电子平台使用两种不同的低温扫描隧道显微镜(STM)系统进行的. STM实验的环境要求在超高真空中温度约为5摄氏度(-450华氏度). 样品分子大小约为2纳米.

Hla说:“在两个地点都获得了相同的结果，这确保了可重复性。. 俄亥俄实验室是由Hla组的学生操作的 Nanoscale & Quantum Phenomena Institute.

The scientists’ article, 金属表面带电稀土配合物旋转动力学的原子精确控制,描述了稀土配合物在表面上旋转的原子尺度控制，发表于 Nature Communications.

研究人员组装的稀土配合物是带正电的铕基分子，在金表面带负电的反离子. 配合物的旋转是由施加STM尖端发出的电场引起的, 利用下面的反作用力作为支点. 研究人员展示了对这些稀土配合物旋转的100%定向控制.

Eric Masson, 他是newbb电子平台化学教授兼Roenigk主席，也是该项目的共同研究者之一，设计了稀土配合物, 他在newbb电子平台的团队合成了它们. 密度泛函理论计算是由阿贡的科学家和一组 Anh Ngo, 他是芝加哥伊利诺伊大学化学工程副教授, using Argonne’s BEBOP, 迄今为止美国最强大的超级计算机. 计算结果显示，分子-衬底界面上的电荷转移量可以忽略不计, 也就是说这些配合物在表面仍然带电.

吸附在表面的配合物中的Eu离子的化学状态是由一种新兴的实验方法确定的，这种实验方法被称为同步加速器x射线扫描隧道显微镜，由Hla和同事在阿贡的先进光子源, 他们在哪里确认了金表面的分子是带正电的. STM图像显示该结构为具有三臂的扭曲三角形. 通过获得的STM影片(记录编号为8)证明了下面反作用力的存在,000 spectroscopic frames. Hla组采用STM手法进一步验证对照旋转, 它显示了顺时针和逆时针的任意旋转.

“这些发现可能对纳米机械设备的发展有用，在这些设备中，复杂的单个单元被设计来控制, promote, or restrict motion," Hla said. “我们已经证明了带电稀土配合物在金属表面上的旋转, 现在可以一次对一个复合体进行电子、结构和机械性能的研究."

这项工作是由美国农业部资助的.S. Department of Energy, Office of Science, 基础能源科学办公室, 材料科学与工程系