Department of Physics (Budapest University of Technology and Economics)
Starting date
2005-01-01
Closing date
2008-12-31
Funding (in million HUF)
3.770
FTE (full time equivalent)
1.05
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
A pályázat keretében molekuláris nanokontaktusokat vizsgáltunk mechanikusan szabályozható törő kontaktus technika segítségével. Molekuláris kontaktusok alapvető jelenségeinek megértéséhez egy egyszerű modell rendszert választottunk: hidrogén molekulák kölcsönhatását vizsgáltuk atomi méretű kontaktusokkal. Megmutattuk, hogy a hidrogén erősen kölcsönhat atomi aranyláncokkal. A hidrogén molekula akár be is épülhet az aranyláncba, sőt a hidrogén és a lánc közötti kötés olyan erős, hogy a hidrogénen keresztül további arany atomokat húzhatunk a láncba. Megmutattuk hogy arany–hidrogén kontaktusok feszültség–áram karakterisztikáiban gyakran jelentkezik óriási negatív differenciális vezetőképesség jelensége, ami egy kötött molekuláris állapot nagyszámú, hasonló energiájú gyengén kötött állapotba történő gerjesztésével magyarázható. Molekuláris nanokontaktusok transzmissziós valószínűségeinek meghatározásához egy szupravezető subgap struktúra mérésekre alkalmas mérőrendszert fejlesztettünk, amivel különböző szupravezető anyagok kölcsönhatását vizsgáltuk hidrogén molekulákkal.
Nagystabilitású atomi méretű kontaktusok létrehozásában szerzett tapasztalatok alapján egy heterokontaktusok létrehozására alkalmas precíziós mérőrendszert fejlesztettünk. A rendszert sikeresen alkalmaztuk a spin-polarizáció lokális, nanométeres felbontású meghatározására szupravezető tű és mágneses minta közötti Andreev spektroszkópiai mérésekkel.
Results in English
In the framework of this project molecular nanojunctions were investigated by the mechanically controllable break junction technique. The interaction of single-atom contacts and monoatomic chains with hydrogen molecules was chosen as a model system to study the fundamental properties of molecular nanojunctions. It was shown that hydrogen molecules strongly interact with atomic chains of gold. The hydrogen molecule can even be incorporated in the atomic-sized Au junction, and the experiments have demonstrated that this molecular hydrogen clamp is strong enough to pull out a chain of gold atoms from the electrodes. With the study of the I-V characteristics of gold-hydrogen junctions we have pointed out the appearance of huge negative differential conductance phenomenon, which was explained by the excitation of a strongly bound molecule to a large number of energetically similar loosely bound states. To study the transmission eigenvalues of molecular nanojunctions a setup for the measurement of superconducting subgap structures was developed, and the interaction of hydrogen molecules with various superconducting electrodes was studied.
Based on the experience in creating high stability atomic-sized contacts a new, high precision sample holder was developed for the creation of heterocontacts. The setup was successfully applied to determine local, nano-scale spin polarization with Andreev spectroscopy measurements between a superconducting tip and a magnetic sample.
Sz. Csonka, A. Halbritter, and G. Mihály: Pulling gold nanowires with a hydrogen clamp: Strong interactions of hydrogen molecules with gold nanojunctions, Phys. Rev. B 73, 075405, 2006
A. Halbritter, P. Makk, Sz. Csonka, and G. Mihály: Huge negative differential conductance in Au-H2 molecular nanojunctions, Phys. Rev. B 77, 075402, 2008
A. Halbritter, Sz. Csonka, P. Makk and G. Mihály: Interaction of hydrogen with metallic nanojunctions, J. Phys.: Conf. Ser. 61, 214-218, 2007
P. Makk, Sz. Csonka, A. Halbritter: Interaction of hydrogen molecules with superconducting nanojunctions, arXiv:0802.1342 (submitted to Phys. Rev. B), 2008
A. Geresdi, A. Halbritter, M. Csontos, Sz. Csonka, G. Mihaly, T. Wojtowicz, X. Liu, B. Janko, J.K. Furdyna: Nanoscale spin-polarization in dilute magnetic semiconductor (In,Mn)Sb, arXiv:0801.1464 (submitted to Phys. Rev. Lett.), 2008
