薄绝缘层上磁性吸附原子的超精细相互作用趋势

核自旋是量子信息技术前景广阔的潜在候选之一。近期一项突破利用扫描隧道显微镜（STM）在单个原子内以原子级分辨率解析了其与电子自旋的相互作用，即所谓的超精细相互作用。有趣的是，这仅在置于两层厚 MgO 上的少数几种原子中实现。在此，我们从第一性原理系统量化了沉积于不同厚度 MgO、NaF、NaCl、h-BN 及 Cu$_2$N 薄膜上的整系列 3d 过渡吸附原子的超精细相互作用。我们确定了具有最大超精细相互作用的吸附原子-衬底复合体，并揭示了主要趋势与例外。我们揭示了起作用的核心机制，例如局域成键几何与薄膜化学性质的相互作用，其触发了高自旋与低自旋态之间的转变，并伴随磁电子的细微内部重排。通过提供超精细相互作用的通用图谱，我们的工作对未来旨在探测和实现基于核自旋的量子概念的 STM 研究具有直接意义。