XNUMX кредит
Магниты, образованные из одной молекулы, представляют особый интерес для хранения данных, поскольку возможность хранить бит на каждой молекуле может значительно увеличить емкость памяти компьютеров. В настоящее время исследователи разработали новую молекулярную систему с определенной магнитной жесткостью. Ингредиентами этого особого рецепта являются редкоземельные металлы и необычный молекулярный мостик на основе азота, как показано в исследовании, опубликованном в журнале. Angewandte Chemie.
Пригодность молекулы для использования в качестве магнитного носителя данных зависит от способности ее электронов намагничиваться и сопротивляться размагничиванию, также известной как магнитная жесткость. Физики и химики строят такие молекулярные магниты из ионов металлов, которые магнитно связаны друг с другом через молекулярные мосты.
Однако эти соединительные мосты должны соответствовать определенным критериям, таким как простота изготовления и универсальность. Например, радикальный диазотистый мостик — два атома азота с дополнительным электроном, превращающий диазот в радикал — дал выдающиеся результаты для ионов редкоземельных металлов, но его очень трудно контролировать, и он «не дает возможности для модификации», — объясняют Мурали Муругесу и его команда из Университета Оттавы, Канада, в своем исследовании. Чтобы дать им больше возможностей, команда увеличила этот мост, используя «двойной диазот». неисследованный тетразиновый лиганд имеет четыре атома азота, а не два.
Чтобы создать молекулярный магнит, исследователи объединили новый тетразиновый лиганд с редкоземельными металлами — элементами диспрозием и гадолинием — и добавили в раствор сильный восстанавливающий агент для образования радикальных тетразиновых мостиков. Новый магнит кристаллизовался в виде темно-красных призматических чешуек.
Исследователи описывают молекулярную единицу внутри этого кристалла как тетраядерный комплекс, в котором четыре лиганд-стабилизированных иона металла связаны друг с другом четырьмя радикалами тетразина. Наиболее важным свойством этой новой молекулы является ее исключительная магнитная жесткость или коэрцитивное поле. Это означает, что комплексы образовывали прочный мономолекулярный магнит, особенно устойчивый к размагничиванию.
Команда объясняет, что это высокое коэрцитивное поле достигается за счет сильной связи через радикальное тетразиновое звено. Четыре металлических центра молекулы соединены вместе, образуя одну молекулярную единицу с гигантским спином. Только предшественник этой молекулы с диазотным мостиком давал более сильное сцепление. Однако, как уже упоминалось, он также был гораздо менее универсальным и менее стабильным, чем новый тетразиновый радикальный мостик.
Команда подчеркивает, что этот метод можно использовать для производства других многоядерных комплексов с гигантским вращением, предлагая превосходные возможности для разработки чрезвычайно эффективных одномолекулярных магнитов без трудностей предыдущих кандидатов.
Ссылка: «Radical-Bridged Ln4 Металлоценовые комплексы с сильной магнитной связью и большим коэрцитивным полем», авторы Ники Маврагани, Дилан Эррулат, д-р Диого А. Галико, д-р Александрос А. Китос, д-р Аксели Мансиккамяки и профессор д-р Мурали Муругесу, 24 августа 2021 г., Angewandte Chemie.
DOI: 10.1002 / anie.202110813
Д-р Мурали Муругесу является профессором и заведующим кафедрой нанотехнологий на кафедре химии и биомолекулярных наук Университета Оттавы в Онтарио, Канада. Его исследования сосредоточены на проектировании и разработке высокоэффективных одномолекулярных магнитов, металлоорганических каркасов и высокоэнергетических материалов.
