Skip to main content

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

Article Category

Article available in the folowing languages:

Wyższa temperatura robocza miniaturowych magnesów

Magnesy jednocząsteczkowe (SMM) mogą umożliwić magazynowanie informacji dużej gęstości dzięki odwróceniu spinu w pojedynczych molekułach. Badacze opracowali nowe materiały magnetyczne zaprojektowane w celu przezwyciężenia obecnych utrudnień stojących na drodze do powszechnego zastosowania takich urządzeń.

Energia

Magnesy są szeroko stosowane w wielu dziedzinach — rynek ich zbytu jest większy niż rynek półprzewodników. Odkrycie, że niektóre wielopierścieniowe kompleksy metalowe składające się z elementu organicznego i metalowego zachowują się jak magnesy na poziomie molekularnym, wywołało ogromne zainteresowanie. Jedną z przeszkód uniemożliwiających ich zastosowanie są niskie temperatury blokowania, w których zaobserwowano magnetyzację jednocząsteczkową. Zasadniczo to temperatura blokowania decyduje o górnym limicie temperatury roboczej magnesu. Niska temperatura blokowania, znacznie niższa od temperatury otoczenia, sprawia, że wykorzystanie zjawiska w prawdziwych urządzeniach jest trudne. Głównym celem finansowanego przez UE projektu VOLURAD było określenie zasad racjonalnego projektowania wielopierścieniowych systemów klastrowych o wyższej temperaturze blokowania. Badacze wykorzystali podejście oparte na systemach heterospinowych. W systemach tych dwa kierunki spinu (ku górze i ku dołowi) oddzielone są progiem energetycznym, U. Jeżeli próg jest wyższy, blokowanie magnetyzacji lub utrzymanie stanu namagnesowania może trwać dłużej. Oznacza to, że system może nadawać się do magazynowania informacji. W związku z tym badacze starali się podnieść temperaturę blokowania, zwiększając U. Przedmiotem ich zainteresowania była chemia koordynacyjna systemów heterospinowych, które dotychczas nie zostały w pełni zbadane. Kompleksy wielopierścieniowe zawierają co najmniej dwa centralne atomy lub jony metalu otoczone atomami niemetalowymi lub grupami atomów zwanymi ligandami w pojedynczej sferze koordynacji. Zespół dokonał syntezy kilku nowych kompleksów wielopierścieniowych. Składały się one z centrów metalowych 4d (ruten) lub centrów metalowych 5d (osm lub ren) z jonami metalu 3d, a także jonami metalu 3d z nitroksydami (stabilnymi wolnymi rodnikami). Moduły konstrukcyjne wybrano pod takim kątem, by spełniały warunki wstępne zachowania SMM. Należą do nich silna ujemna (prostopadła) anizotropia i wysokospinowy stan podstawowy (względnie wiele niesparowanych elektronów). Większość nowych związków została strukturalnie scharakteryzowana metodą dyfrakcji monokryształowej promieniowania rentgenowskiego. Ich właściwości magnetyczne również określono, a publikacje znajdują się na różnych etapach weryfikacji. Wyniki są ważne dla wielu dziedzin, przyczyniają się bowiem do rozwoju takich obszarów, jak materiały cząsteczkowe, chemia i nanotechnologia. Projekt wywrze prawdopodobnie najbardziej namacalny, natychmiastowy wpływ na dziedzinę przetwarzania informacji, przyczyniając się do umocnienia pozycji Europy w tym rozwijającym się sektorze technologicznym.

Słowa kluczowe

Magnesy jednocząsteczkowe, wielopierścieniowe kompleksy metalowe, temperatura blokowania, heterospin, próg energetyczny

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania