Ny type sensormateriale udviklet

Forskere fra Hokkaido University er lykkedes med at udvikle et nikkelkompleks, der ændrer farve og magnetisme, når det udsættes for methanoldamp. Det nye materiale kan potentielt ikke kun bruges som en kemisk sensor, men også med fremtidige genskrivbare hukommelsesenheder.

Fænomenet farveændringer i et stof, udløst af dampe af flygtige organiske forbindelser eller uorganisk gas, kaldes vapochromisme. Siden dens opdagelse i slutningen af ​​forrige århundrede, forskere har fokuseret deres forskning på at udvikle sensoriske materialer, der synligt kan vise tilstedeværelsen af ​​skadelige organiske opløsningsmidler. Desuden, forskning i materialer, der synkroniserer farve og andre egenskabsændringer, såsom magnetisme, kan føre til bredere anvendelser.

Forskerholdet ledet af Masako Kato ved Hokkaido Universitet fokuserede på at udvikle materialer, der samtidig ændrer farve og magnetisme, når de udsættes for dampe. Til dato, nogle jernkomplekser var kendt for at skifte magnetisme mellem "paramagnetisme" og "diamagnetisme" ved stuetemperatur, men falder normalt i stabile tilstande, når temperaturen er lavere.

Det var derfor vigtigt at udvikle materialer, der kan ændre magnetisme under et bredere temperaturområde. Holdet fokuserede på et nikkel(II)-quinonoid kompleks. "Da komplekset ændrer magnetisme, når dets koordinationsstruktur ændres, vi antog, at hvis opløsningsmiddeldampe kunne binde sig direkte til nikkelioner, komplekset ville samtidig ændre farver og magnetisme, " siger Masako Kato.

Ifølge deres forskning, et nikkel(II)-quinonoidkompleks blev anbragt i et methanoldampmiljø med høj densitet. Når methanolmolekyler først er bundet til komplekset, koordinationsstrukturen blev transformeret efterfulgt af en ændring i farve fra dyb lilla til orange. Når de udsættes for dampe som ethanol og chloroform, methanol molekyler løsrevet fra komplekset, vender dens farve til dyb lilla.

I samarbejde med Noriaki Matsunaga ved Hokkaido Universitet, de fandt ud af, at farveændringerne skete sammen med ændringer i magnetismen. Når methanolmolekyler blev fjernet fra komplekset, det skiftede fra paramagnetisme til diamagnetisme, og begge tilstande kunne opretholdes under et bredt temperaturområde.

"Denne forskning markerer første gang, at dampmolekyler med succes har ændret magnetiske tilstande af nikkelkomplekser, " siger Kato. "Da nikkelkomplekset reagerer forskelligt på ethanol og methanol, det kan i fremtiden bruges som et sensormateriale, der er selektivt til methanol. Vi forventer, at yderligere anvendelser af denne metode kan føre til nye materialer, der kan optage og slette data ved hjælp af damp."