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Single-molecule magnets based on the orbitally-degenerate spin centers and stable organic radicals complexes

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Höhere Betriebstemperatur für Miniaturmagnete

Einzelmolekülmagnete (Single-molecule magnets, SMM) könnten zur hochdichten Informationsspeicherung auf der Basis Spin-Flips in Einzelmolekülen führen. Wissenschaftler entwickelten neue Magnetwerkstoffe, die rationell gestaltet sind, um aktuelle Engpässe bei der breiten Umsetzung zu überwinden.

Energie

Magnete werden in zahlreichen Bereichen verwendet - der Markt für sie ist größer als der für Halbleiter. Die Entdeckung, dass einige mehrkernige Metallkomplexe, bestehend aus einem organischen und einem Metallteil, sich auf molekularer Ebene wie Magneten verhalten hat großes Interesse geweckt. Zu den Hindernissen der Anwendung gehört die niedrige Blocking-Temperatur, bei der die Einzelmolekül- Magnetisierung beobachtet wird. Im Wesentlichen legt die Blocking-Temperatur die obere Betriebstemperaturgrenze des Magneten fest. Eine niedrige Blocking-Temperatur, weit unter der Umgebungstemperatur, macht die Anwendung in echten Vorrichtungen schwierig. Eines der Hauptziele des EU-finanzierten Projekts VOLURAD war es, Regeln für das rationale Design von polynuklearen Cluster-Systemen mit höheren Blocking-Temperaturen zu bestimmen. Die Forscher verwendeten einen Ansatz, der auf Heterospinsystemen basiert. In Heterospinsystemen, werden zwei Spinorientierungen (hoch-runter) durch eine Energiebarriere, U, getrennt Wenn die Barriere höher ist, könnte die Blockierung der Aufrechterhaltung des magnetisierten Zustands länger andauern. Dies bedeutet, dass sich das System für die Informationsspeicherung eignen könnte. Wissenschaftler haben damit versucht, die Blocking-Temperatur durch Erhöhung des U zu erhöhen. Die Ermittler konzentrierten sich auf die Koordinationschemie von Heterospin-Systemen, die noch nicht umfassend untersucht wurden. Polynukleare Komplexe enthalten zwei oder mehr zentrale Metallatome oder -Ionen, die von Nichtmetallatomen, oder Gruppen von Atomen, sogenannten Liganden in einer einzigen Koordinationssphäre umgeben sind. Das Team synthetisierte mehrere neue polynukleare Komplexe. Sie bestanden aus 4d-Metallzentren (Ruthenium) oder 5d-Metallzentren (Osmium oder Rhenium) mit 3D-Metallionen sowie 3D-Metallionen mit Nitroxiden (stabile freie Radikale). Die Bausteine wurden ausgewählt, um den Voraussetzungen für das SMM-Verhalten gerecht zu werden. Dies sind stark negative (senkrechte) Anisotropie und High-Spin-Grundzustand (relativ viele ungepaarte Elektronen). Die meisten der neuen Verbindungen wurden strukturell mit einkristalliner Röntgenbeugung charakterisiert. Ihre magnetischen Eigenschaften wurden ebenfalls bestimmt und Publikationen befinden sich in verschiedenen Stadien der Begutachtung. Die Ergebnisse sind von fachübergreifender Bedeutung, sie leisten einen Beitrag zu Bereichen wie molekül-basierten Materialien, Chemie und Nanotechnologie. Wahrscheinlich wird dies vor allem Auswirkungen auf die Informationsverarbeitung haben, die zur europäischen Spitzenstellung in einem boomenden Technologie-Sektor beiträgt.

Schlüsselbegriffe

Einzelmolekülmagnete, mehrkernige Metallkomplexe, Sperrungstemperatur, Heterospin , Energiebarriere

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