Overvindelse af udfordringerne med kontrolleret termisk aflejring af organiske diradikale stoffer

Magnetisme er en egenskab ved stof kendt af menneskeheden i flere tusinde år, længe før disse egenskaber kunne beskrives i en teori. Klassiske magneter er metaller eller sjældne jordarters legeringer, hårde materialer, såsom køleskabsmagneter.

Overvej en klasse af materialer, der bærer et magnetisk moment, kun sammensat af lette elementer, for eksempel, kulstof, nitrogen, og oxygen. Denne sammensætning ville give forskere mulighed for at få magnetiske momenter koblet til nyttige egenskaber af organiske materialer, såsom gennemsigtighed, lavpris fremstilling, og fleksibelt kemisk design. Ja, denne klasse af materialer eksisterer:det er familien af ​​organiske radikaler. Disse radikaler er organiske molekyler, der bærer en uparret elektron, giver anledning til et permanent magnetisk moment. Derfor, de er materialer med permanent magnetiske egenskaber, dvs. deres magnetmoment skyldes ikke en induktionseffekt af et eksternt magnetfelt, såsom i diamagnetisme. Organiske radikaler er meget lovende materialer til elektronik og kvanteteknologier. De seneste resultater om denne klasse af materialer fra Casu Lab-teamet ved universitetet i Tübingens kemiafdeling er nu blevet offentliggjort i Materialernes kemi .

For at bruge disse radikaler i en enhed er det nødvendigt at have dem i filmform, dvs. molekylerne dækker et substrat, danner en belægning. I Casu Lab-teamets forskning, de afsættes på en siliciumwafer. Tübingen-videnskabsmændene var begyndt at tænke over dette aspekt for ti år siden, da den tyske forskningsfond bevilgede Casu Lab det første projekt til at forberede radikale film på en kontrolleret måde ved hjælp af fordampning, banebrydende inden for radikale tyndfilmsprocesser. Forskergruppen har med succes arbejdet på disse materialer siden da.

Nu har forskerne fokuseret på systemer, der har mere end ét magnetisk moment i det samme molekyle, det er, i stedet for en enkelt uparret elektron, der er to uparrede elektroner. De kaldes diradikale. Dermed, der er to magnetiske momenter, der kan interagere og påvirke hinanden, åbner vejen for nye enheder baseret på denne interaktion. Tilstedeværelsen af ​​to uparrede elektroner gør disse molekyler meget reaktive, fordi elektronerne har en tendens til at parre sig. I lang tid, man troede, at belægning af overflader med dette materiale ved hjælp af kontrolleret fordampning ville være praktisk talt umuligt. Casu Lab-teamet tacklede problemet ved at fokusere på adskillige diradikaler baseret på nitronylnitroxid-radikalen og Blatter-radikalen, og, for nylig, de havde succes.

Tübingen-forskerne har undersøgt filmene ved hjælp af røntgenfotoelektronspektroskopi, en teknik baseret på interaktion af elektromagnetisk stråling med stof i røntgenområdet. Målingerne blev udført i vores laboratorium i Tübingen, og på BESSY synkrotron i Berlin.

Casu Lab-teamet beskriver deres protokol og opskriften på at fordampe diradicals i deres papir offentliggjort i Materialernes kemi . Fra nu af, enhver, der er interesseret i nye materialer, vil være i stand til at fordampe tynde film af diradicals efter at have læst Tübingen-forskernes papir.