来自加利福尼亚大学和复旦大学的一组研究人员已经开发出一种利用单分子磁铁作为扫描磁力仪的方法。在他们发表在《科学》论文中，该小组概述了包括展示他们传感器扫描嵌入在另一种材料中的分子自旋和磁性能。随着科学家们继续在越来越小的存储设备上压缩越来越多数据，正在探索利用单个分子甚至原子磁性状态的可能性——很可能是最小的记忆元素类型。在这项新研究中已经证明，使用附着在传感器上的单个分子来读取另一种材料中单个分子的特性是可能的。
为了制造传感器和存储介质，研究人员首先将镍(环戊二烯)2的磁性分子吸附到镀银的平板上。然后从银表面提取一个镍新烯分子，并将其应用于扫描隧道显微镜传感器的顶端。接下来将一个被吸附物覆盖的表面加热到600毫克利艾文，然后将带有单个分子的传感器靠近表面移动，并读取两个分子相互作用时探针接收到的信号。研究人员能够读懂自旋和磁性相互作用，因为发生了与两个分子。使用探测器，还能够在几个空间方向上创建相互作用的形状图像。当探针直接放置在被研究分子的中心时，收到的信号最强。
而且随着角度的增加，探针呈非对称下降，随着探针尖端向远处移动，探针呈指数级下降。研究小组还将两个镍新烯分子连接在一起，行为符合密度泛函理论。研究人员的结论是：在埃水平上测量和监测自旋相互作用是可能的，这可能会促使新型磁传感器的发展。磁性单原子和分子作为最小的存储器、自旋电子和量子位元的潜力，正受到越来越多的研究关注。用于研究这些系统的扫描探针显微镜从使用分子功能化尖端的新技术中获益匪浅。这些技术提高了空间分辨率和光谱分辨率，并使新的传感能力成为可能。
- [Dy(L)2(C2H5OH)Cl3]·C2H5OH单分子磁体的晶体结构
研究人员演示了一种显微镜技术，该技术使用一个磁性分子，Ni(环戊二烯基)2，吸附在扫描探针顶端，以连续可调的方式在所有三个空间方向上检测与吸附在Ag(110)表面上的另一个分子之间的交换相互作用。进一步利用探针成像交换相互作用强度的轮廓，揭示了埃级区域，在那里两个磁性分子的量子态强烈混合。研究结果为基于磁性单分子传感器的新型纳米成像能力铺平了道路。
参考期刊《Science》
DOI: 10.1126/science.aaw7505
