Krediet: Angewandte Chemie
Magnete wat uit 'n enkele molekule gevorm word, is van besondere belang in databerging, aangesien die vermoë om 'n bietjie op elke molekule te stoor, die stoorkapasiteit van rekenaars aansienlik kan verhoog. Navorsers het nou 'n nuwe molekulêre stelsel met 'n spesifieke magnetiese hardheid ontwikkel. Die bestanddele in hierdie spesiale resep is skaars aardmetale en 'n ongewone stikstof-gebaseerde molekulêre brug, soos getoon in die studie gepubliseer in die joernaal Angewandte Chemie.
Die geskiktheid van 'n molekule om 'n magnetiese databergingsmedium te word, is afhanklik van die vermoë van sy elektrone om gemagnetiseer te word en om demagnetisering te weerstaan, ook bekend as magnetiese hardheid. Fisici en chemici bou molekulêre magnete soos hierdie van metaalione wat magneties aan mekaar gekoppel is via molekulêre brûe.
Hierdie koppelbrûe moet egter aan sekere kriteria voldoen, soos gemak van produksie en veelsydigheid. Byvoorbeeld, 'n radikale stikstofbrug - twee stikstofatome met 'n bykomende elektron, wat die distikstof 'n radikaal maak - het uitstekende resultate vir seldsame aardmetaalione gelewer, maar is baie moeilik om te beheer en bied "geen ruimte vir verandering nie," verduidelik Muralee Murugesu en sy span van die Universiteit van Ottawa, Kanada, in hul studie. Om hulle groter omvang te gee, het die span hierdie brug vergroot deur 'n "dubbele dinitrogeen" te gebruik; die onontginde tetrasienligand het vier stikstofatome eerder as twee.
Om die molekulêre magneet te vervaardig, het die navorsers die nuwe tetrasienligand gekombineer met seldsame aardmetale—die elemente dysprosium en gadolinium—en ’n sterk reduseermiddel by die oplossing gevoeg om die radikale tetrasienbrûe te vorm. Die nuwe magneet het in die vorm van donkerrooi prismavormige vlokkies gekristalliseer.
Die navorsers beskryf die molekulêre eenheid binne hierdie kristal as 'n tetranukleêre kompleks waarin vier ligand-gestabiliseerde metaalione saam deur vier tetrasienradikale oorbrug word. Die belangrikste eienskap van hierdie nuwe molekule is sy buitengewone magnetiese hardheid of dwingende veld. Dit beteken dat die komplekse 'n duursame enkelmolekule magneet gevorm het wat besonder bestand was teen demagnetisering.
Die span verduidelik dat hierdie hoë dwangveld bereik word deur sterk koppeling deur die radikale tetrasieneenheid. Die vier metaalsentrums van die molekule word aan mekaar gekoppel om een molekulêre eenheid met 'n reuse-spin te gee. Slegs die voorganger van hierdie molekule, met die distikstofbrug, het sterker koppeling gegee. Soos reeds genoem, was dit egter ook baie minder veelsydig en minder stabiel as die nuwe tetrasien radikale brug.
Die span beklemtoon dat hierdie metode gebruik kan word om ander multikernkomplekse met reuse-spin te produseer, wat uitstekende geleenthede bied om uiters doeltreffende enkelmolekule-magnete te ontwikkel sonder die probleme van vorige kandidate.
Verwysing: “Radical-Bridged Ln4 Metallocene Complexes with Strong Magnetic Coupling and a Large Coercive Field” deur Niki Mavragani, Dylan Errulat, Dr. Diogo A. Gálico, Dr. Alexandros A. Kitos, Dr. Akseli Mansikkamäki en Prof. Dr. Muralee Murugesu, 24 Augustus 2021, Angewandte Chemie.
DOI: 10.1002 / anie.202110813
Dr. Muralee Murugesu is 'n volle professor en Universiteitsnavorsingsleerstoel in Nanotegnologie by die Departement Chemie en Biomolekulêre Wetenskappe van die Universiteit van Ottawa in Ontario, Kanada. Sy navorsing fokus op die ontwerp en ontwikkeling van hoëpresterende enkelmolekulemagnete, metaal-organiese raamwerke en hoë-energie materiale.
