Fe$_{10}$Dy$_{10}$分子环中可直接观测的有限温度扭矩矩
介观与纳米尺度物理
2026-05-26 v2 原子与分子团簇
摘要
单分子扭矩( SMT)携带闭合磁涡旋配置,携带扭矩矩,其电偶极对称性使其可实现磁电旋控。然而,传统磁场下,反向扭矩手性是简并的,这使得直接探测分子扭矩极化具有挑战性。当前方法仅通过弱残余磁性间接探测分子扭矩动力学,留下了对扭矩极化的直接探测为开放性挑战。此外,扭矩极化在有限温度下的存续情况,以及实际的准备与读出条件,尚未量化。本文研究了拥有约620亿维低能态流形的icosanuclear -分子环FeDy,其具有普遍的扭矩特征,通过基于ab initio的传递矩阵框架加上扰动修正实现了可计算性。我们的模型再现了磁和热力学测量,揭示了具有稳健有限温度扭矩响应的最大扭矩基底双态。我们引入扭矩灵敏度作为有限温度线性响应函数,以量化由磁场旋旋诱导的扭矩极化。随后,我们发展了一种在真实实验条件下准备与探测的方案,其中时序非对称的近红外波形产生累积性扭矩人口失衡,而基于ab initio的磁电张量预测的电场诱导磁矩在SQUID可探测范围内。这些结果确立了FeDy作为扭矩极化可被准备、积累和在实际实验条件下读出的分子平台。
引用
@article{arxiv.2509.05424,
title = {Finite-Temperature Toroidal Moment Amenable to Direct Observation in an Fe$_{10}$Dy$_{10}$ Molecular Ring},
author = {Alessandro Soncini and Kieran Hymas and Jonas Braun and Yannik F. Schneider and Simone Calvello and Amer Baniodeh and Yanhua Lan and Wolfgang Wernsdorfer and Marco Affronte and Christopher E. Anson and Annie K. Powell},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.05424},
year = {2026}
}
备注
Main manuscript: 37 pages, 6 figures. Supplementary notes: 50 pages, 7 figures