We demonstrate a direct visualization of the magnetic hysteresis of a single-molecule magnet bis(phthalocyaninato)terbium(III) (TbPc2) adsorbed on the Co islands, which covers a submonolayer region of an Au(111) surface by utilizing the spin-polarized scanning tunneling microscope (SP-STM) and monitoring the magnetotunneling resistance. We found that the TbPc2 molecule is spin polarized and attached to the ferromagnetic Co islands. The result of the SP-STM measurements showed that the spin of TbPc2 is antiferromagnetically coupled to the magnetization of the Co island. In addition, we found an opening in the hysteresis curve even with the frozen magnetization of the Co island, unlike that with near-zero remanence typically reported for the bulk crystal and the nonmagnetic substrate.
References
1.
P.
Gambardella
, A.
Dallmeyer
, K.
Maiti
, M. C.
Malagoli
, W.
Eberhardt
, K.
Kern
, and C.
Carbone
, Nature
416
, 301
(2002
). 2.
S.
Krause
, G.
Herzog
, T.
Stapelfeldt
, L.
Berbil-Bautista
, M.
Bode
, E. Y.
Vedmedenko
, and R.
Wiesendanger
, Phys. Rev. Lett.
103
, 127202
(2009
). 3.
G.
Christou
, D.
Gatteschi
, D. N.
Hendrickson
, and R.
Sessoli
, MRS Bull.
25
, 66
(2000
). 4.
D.
Gatteschi
, R.
Sessoli
, and A.
Cornia
, Chem. Commun.
0
, 725
(2000
). 5.
D.
Gatteschi
, R.
Sessoli
, and J.
Villain
, Molecular Nanomagnets
(Oxford University Press
, New York
, 2007
).6.
M.
Mannini
, F.
Pineider
, P.
Sainctavit
, C.
Danieli
, E.
Otero
, C.
Sciancalepore
, A. M.
Talarico
, M.-A.
Arrio
, A.
Cornia
, D.
Gatteschi
, and R.
Sessoli
, Nat. Mater.
8
, 194
(2009
). 7.
M.
Mannini
, D.
Bonacchi
, L.
Zobbi
, F. M.
Piras
, E. A.
Speets
, A.
Caneschi
, A.
Cornia
, A.
Magnani
, B. J.
Ravoo
, D. N.
Reinhoudt
, R.
Sessoli
, and D.
Gatteschi
, Nano Lett.
5
, 1435
(2005
). 8.
R.
Sessoli
, D.
Gatteschi
, A.
Caneschi
, and M. A.
Novak
, Nature
365
, 141
(1993
). 9.
N.
Ishikawa
, Polyhedron
26
, 2147
(2007
). 10.
N.
Ishikawa
, M.
Sugita
, T.
Ishikawa
, S.
Koshihara
, and Y.
Kaizu
, J. Am. Chem. Soc.
125
, 8694
(2003
). 11.
N.
Ishikawa
, M.
Sugita
, T.
Ishikawa
, S.
Koshihara
, and Y.
Kaizu
, J. Phys. Chem. B
108
, 11265
(2004
). 12.
S.
Takamatsu
, T.
Ishikawa
, S. Y.
Koshihara
, and N.
Ishikawa
, Inorg. Chem.
46
, 7250
(2007
). 13.
E.
Moreno Pineda
, T.
Komeda
, K.
Katoh
, M.
Yamashita
, and M.
Ruben
, Dalton Trans.
45
, 18417
(2016
). 14.
W.
Wernsdorfer
, N.
Aliaga-Alcalde
, D. N.
Hendrickson
, and G.
Christou
, Nature
416
, 406
(2002
). 15.
N.
Ishikawa
, M.
Sugita
, and W.
Wernsdorfer
, Angew. Chem. Int. Ed.
44
, 2931
(2005
). 16.
M.
Ganzhorn
, S.
Klyatskaya
, M.
Ruben
, and W.
Wernsdorfer
, Nat. Commun.
7
, 11443
(2016
). 17.
M.
Urdampilleta
, S.
Klyatskaya
, J. P.
Cleuziou
, M.
Ruben
, and W.
Wernsdorfer
, Nat. Mater.
10
, 502
(2011
). 18.
M.
Ganzhorn
, S.
Klyatskaya
, M.
Ruben
, and W.
Wernsdorfer
, Nat. Nanotechnol.
8
, 165
(2013
). 19.
C.
Wäckerlin
, F.
Donati
, A.
Singha
, R.
Baltic
, S.
Rusponi
, K.
Diller
, F.
Patthey
, M.
Pivetta
, Y.
Lan
, S.
Klyatskaya
, M.
Ruben
, H.
Brune
, and J.
Dreiser
, Adv. Mater.
28
, 5195
(2016
). 20.
L.
Vitali
, S.
Fabris
, A. M.
Conte
, S.
Brink
, M.
Ruben
, S.
Baroni
, and K.
Kern
, Nano Lett.
8
, 3364
(2008
). 21.
K.
Katoh
, T.
Komeda
, and M.
Yamashita
, Chem. Rec.
16
, 987
(2016
). 22.
23.
K.
Katoh
, H.
Isshiki
, T.
Komeda
, and M.
Yamashita
, Coord. Chem. Rev.
255
, 2124
(2011
). 24.
K.
Katoh
, Y.
Yoshida
, M.
Yamashita
, H.
Miyasaka
, B. K.
Breedlove
, T.
Kajiwara
, S.
Takaishi
, N.
Ishikawa
, H.
Isshiki
, Y. F.
Zhang
, T.
Komeda
, M.
Yamagishi
, and J.
Takeya
, J. Am. Chem. Soc.
131
, 9967
(2009
). 25.
T.
Komeda
, H.
Isshiki
, J.
Liu
, Y.-F.
Zhang
, N. S.
Lorente
, K.
Katoh
, B. K.
Breedlove
, and M.
Yamashita
, Nat. Commun.
2
, 217
(2011
). 26.
R.
Wiesendanger
, Rev. Mod. Phys.
81
, 1495
(2009
). 27.
R.
Wiesendanger
, H. J.
G̈ntherodt
, G.
G̈ntherodt
, R. J.
Gambino
, and R.
Ruf
, Phys. Rev. Lett.
65
, 247
(1990
). 28.
L.
Bogani
and W.
Wernsdorfer
, Nat. Mater.
7
, 179
(2008
). 29.
P.
Mishra
, Z. K.
Qi
, H.
Oka
, K.
Nakamura
, and T.
Komeda
, Nano Lett.
17
, 5843
(2017
). 30.
A.
Cavallin
, F. D.
Natterer
, S.
Ouazi
, G.
Moulas
, A.
Lehnert
, S.
Rusponi
, and H.
Brune
, Phys. Rev. B
90
, 144427
(2014
). 31.
S.
Ouazi
, S.
Vlaic
, S.
Rusponi
, G.
Moulas
, P.
Buluschek
, K.
Halleux
, S.
Bornemann
, S.
Mankovsky
, J.
Minár
, J. B.
Staunton
, H.
Ebert
, and H.
Brune
, Nat. Commun.
3
, 2316
(2012
). 32.
H.
Brune
and P.
Gambardella
, Surf. Sci.
603
, 1812
(2009
). 33.
S.
Loth
, K.
Von Bergmann
, M.
Ternes
, A. F.
Otte
, C. P.
Lutz
, and A. J.
Heinrich
, Nat. Phys.
6
, 340
(2010
). 34.
G.
Rodary
, S.
Wedekind
, D.
Sander
, and J.
Kirschner
, Jpn. J. Appl. Phys.
47
, 9013
(2008
). 35.
H.
Oka
, K.
Tao
, S.
Wedekind
, G.
Rodary
, V. S.
Stepanyuk
, D.
Sander
, and J.
Kirschner
, Phys. Rev. Lett.
107
, 252301
(2011
). 36.
H.
Oka
, P. A.
Ignatiev
, S.
Wedekind
, G.
Rodary
, L.
Niebergall
, V. S.
Stepanyuk
, D.
Sander
, and J.
Kirschner
, Science
327
, 843
(2010
). 37.
J.
Brede
and R.
Wiesendanger
, Phys. Rev. B
86
, 184423
(2012
). 38.
H.
Oka
, O. O.
Brovko
, M.
Corbetta
, V. S.
Stepanyuk
, D.
Sander
, and J.
Kirschner
, Rev. Mod. Phys.
86
, 1127
(2014
). 39.
T.
Komeda
, H.
Isshiki
, J.
Liu
, K.
Katoh
, and M.
Yamashita
, ACS Nano
8
, 4866
(2014
). 40.
J.
Schwöbel
, Y.
Fu
, J.
Brede
, A.
Dilullo
, G.
Hoffmann
, S.
Klyatskaya
, M.
Ruben
, and R.
Wiesendanger
, Nat. Commun.
3
, 953
(2012
). 41.
A.
Lodi Rizzini
, C.
Krull
, T.
Balashov
, J. J.
Kavich
, A.
Mugarza
, P. S.
Miedema
, P. K.
Thakur
, V.
Sessi
, S.
Klyatskaya
, M.
Ruben
, S.
Stepanow
, and P.
Gambardella
, Phys. Rev. Lett.
107
, 177205
(2011
). 42.
C.
Iacovita
, M. V.
Rastei
, B. W.
Heinrich
, T.
Brumme
, J.
Kortus
, L.
Limot
, and J. P.
Bucher
, Phys. Rev. Lett.
101
, 116602
(2008
). 43.
T.
Morita
, M.
Damjanović
, K.
Katoh
, Y.
Kitagawa
, N.
Yasuda
, Y.
Lan
, W.
Wernsdorfer
, B. K.
Breedlove
, M.
Enders
, and M.
Yamashita
, J. Am. Chem. Soc.
140
, 2995
(2018
). 44.
T.
Yamabayashi
, K.
Katoh
, B. K.
Breedlove
, and M.
Yamashita
, Molecules
22
, 999
(2017
). 45.
K.
Katoh
, S.
Yamashita
, N.
Yasuda
, Y.
Kitagawa
, B. K.
Breedlove
, Y.
Nakazawa
, and M.
Yamashita
, Angew. Chem. Int. Ed.
57
, 9262
(2018
). 46.
A.
Hofmann
and Z.
Salman
, Tuning the Spin Dynamics of Single Molecule Magnets Via Dipolar Interactions
(Institute of Physics Publishing
, 2014
).© 2019 Author(s).
2019
Author(s)
You do not currently have access to this content.