Tjekkiske videnskabsmænd udvikler magnetisk kulstof

En drøm for mange generationer af forskere er blevet opfyldt af en opdagelse gjort af forskere ved Regional Center of Advanced Technologies and Materials (RCPTM) ved Palacky University i Olomouc. Ved at bruge grafen, en ultratynd form for kulstof, disse videnskabsmænd forberedte den første ikke-metalliske magnet, der bevarer sine magnetiske egenskaber op til stuetemperatur. Derved, de modbeviste den gamle tro på, at alle materialer med stuetemperaturmagnetisme er baseret på metaller eller deres forbindelser. Kemisk modificeret magnetisk grafen har en lang række potentielle anvendelser, især inden for biomedicin og elektronik. De tjekkiske videnskabsmænds arbejde er for nylig blevet offentliggjort i Naturkommunikation .

"For flere år, vi har mistænkt, at vejen til magnetisk kulstof kunne involvere grafen - et enkelt todimensionelt lag af kulstofatomer. Utroligt nok, ved at behandle det med andre ikke-metalliske grundstoffer såsom fluor, brint, og ilt, vi var i stand til at skabe en ny kilde til magnetiske øjeblikke, der kommunikerer med hinanden selv ved stuetemperatur. Denne opdagelse ses som et kæmpe fremskridt i organiske magneters evner, " siger Radek Zbořil, en førende forfatter af projektet og direktør for RCPTM.

Ideen og undersøgelsen opstod udelukkende fra Olomouc-forskernes arbejde, som også udviklede en teoretisk model til at forklare oprindelsen af ​​magnetisme i disse kulstofmaterialer. "I metalliske systemer, magnetiske fænomener skyldes elektronernes opførsel i metallers atomare struktur. I de organiske magneter, som vi har udviklet, de magnetiske egenskaber kommer fra opførselen af ​​ikke-metalliske kemiske radikaler, der bærer frie elektroner, " siger Michal Otyepka, en medskaber af den teoretiske model, hvis arbejde med projektet blev udført inden for rammerne af en prestigefyldt bevilling fra European Research Council (ERC). "Jeg er glad for, at det allerførste arbejde med de emner, der behandles af ERC-projektet, har givet så vigtige resultater, " tilføjer han.

Vejen fra denne opdagelse til praktiske anvendelser kan være relativt lang. Imidlertid, rækken af ​​potentielle anvendelser er enorm. "Jeg tror, ​​at ikke kun vores team i Olomouc, men også det brede videnskabelige samfund vil udnytte det enorme overfladeareal af grafen og potentialet ved at kombinere dets unikke ledningsevne og elektroniske egenskaber med magnetisme. Sådanne magnetiske grafenbaserede materialer har potentielle anvendelser i områderne spintronik og elektronik, men også inden for medicin til målrettet medicinafgivelse og til adskillelse af molekyler ved hjælp af eksterne magnetfelter, " siger Jiri Tucek, hvis arbejde fokuserer på solid-state magnetisme. De tjekkiske forskere samarbejder allerede med kolleger fra Japan og Belgien for at se på anvendelser af organiske magneter og for at udvikle nøjagtige teoretiske modeller, der beskriver de unikke magnetiske egenskaber af disse nye materialer.

Ud over kulstofbaserede magneter, forskerholdet i Olomouc rapporterede for nylig om opdagelsen af ​​verdens mindste metalmagneter, også i Naturkommunikation . Ifølge professor Zbořil, dette vil bestemt ikke være holdets sidste bidrag til forskning i magnetisme. "Vi har taget flere vigtige skridt hen imod at udvikle de første magnetiske molekyler, hvis magnetisme kan manipuleres ved stuetemperatur. Nylige eksperimenter i vores laboratorier har klart bekræftet muligheden for at skabe sådanne molekyler, og vi samarbejder i øjeblikket med professor Pavel Hobzas gruppe for at udvikle detaljerede teoretiske forklaringer på disse molekylære magneters unikke opførsel. Jeg sigter efter at være, for tredje gang, hurtigere end konkurrerende forskerhold rundt om i verden, især i betragtning af den potentielt enorme påvirkning af organiske magnetiske materialer i felter som molekylær elektronik og sansning, " siger Zbořil.