تونل زنی جوزفسونی از مولکول مغناطیسی ناهمسانگرد

تک مولکول مغناطیسی بستری مناسب برای توسعه ی سیستم های ترابرد اسپینی است. از این رو در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات انجام شده روی انتقال الکترونیکی و اسپینی از مولکول های مغناطیسی، هنوز در مراحل اولیه است. به علاوه، تنها در سال های اخیر امکان اتصال تک مولکول های مغناطیسی به الکترودهای ابر رسانا فراهم گردیده است. در این مجموعه، هدف، مطالعه ی ویژگی های انتقال الکترونی از طریق سیستم های شامل تک مولکول های مغناطیسی جفت شده به الکترودهای ابررسانایی است. تک مولکول مغناطیسی، مولکولی است که مغناطش آن در مقیاس های زمانی طولانی، پایدار و شامل تعدادی فلز مغناطیسی در ابعاد نانو است که توسط لیگاندهای آلی محاصره شده اند. از آن جایی که ترازهای کوانتیزه، برهم کنش کولنی و تونل زنی کوانتومی نقش مهمی را در انتقال از تک مولکول مغناطیسی ایفا می کنند، مطالعه ی اثر جوزفسون در یک مولکول مغناطیسی ناهمسانگرد با ویژگی های مغناطیسی، که در تضاد با ابررسانایی است، جذاب و جالب خواهد بود. معمولاً تک مولکول های مغناطیسی ساختارهای پیچیده ای دارند. به علاوه، مدل سازی چنین ساختارهای پیچیده ای از لحاظ نظری بسیار دشوار است، بنابراین برای مطالعه عمومی روی ویژگی های انتقال مولکول های مغناطیسی، ساده سازی هایی صورت می گیرد. با درنظرگرفتن این موضوع، ساده ترین حالتی که در آن دو سهم اصلی ناشی از ناهمسانگردی اسپینی در مولکول وجود دارد، حالتی است که در آن اسپین برابر یک،$s=1$، است. ما اثر جوزفسون را در مولکول های مغناطیسی جفت شده به الکترودهای ابررسانا، مطالعه می کنیم. محاسبات در رژیم انسداد کولنی انجام می گیرد. همزمان با کارکردن در فرآیند هم تونل زنی، از روش نموداری زمان-حقیقی برای محاسبه ی جریان جوزفسونی سیستم استفاده می کنیم. در حد گاف ابررسانایی محدود، اثرات مغناطیسی یک مولکول را روی القای ابررسانایی بررسی می کنیم. همان طورکه می دانیم ابررسانایی که از زوج کوپر تشکیل شده است، یعنی دو الکترون با اسپین های مخالف، با ویژگی های مغناطیسی که می خواهد الکترون ها با اسپین های مختلف را هم راستا کند، در تضاد است. بااین وجود ما نشان داده ایم که در جفت شدگی ضعیف، افزایش تراز اوربیتالی و میدان مغناطیسی و جفت شدگی تبادلی در یک بازه ی مشخص، سبب تقویت جریان می شود. همچنین، مهم ترین دستاورد برای ما، وجود گذارهای صفر به پای است که با محاسبه جریان بر حسب میدان مغناطیسی، تراز اوربیتالی و جفت شدگی تبادلی مشاهده شده اند.