Nye fremskridt i søgningen efter molekylære magneter

Forskere fra Universitetet i Lissabon (Portugal) og Universitetet i Stuttgart (Tyskland) har formået at syntetisere og i vid udstrækning karakterisere en række koboltmolekyler, der udviser egenskaberne af molekylære magneter, et opmuntrende resultat for fremtiden for kvanteskalaberegning.

Den nuværende efterspørgsel efter udveksling og manipulation af data gennem informationsteknologier, forårsaget af massificeringen af ​​elektroniske enheder, har fået videnskabsmænd til at reflektere over mere effektive beregningsmetoder. Lagring af information i binære systemer fungerer ved at skifte mellem to stabile tilstande under omgivende forhold ved at anvende en stimulus. En ny model af spinelektronik (spintronics), baseret på orienteringen af ​​elektronspin til at lagre binær information, giver mulighed for ikke-flygtig hukommelse, øgede behandlingshastigheder, lavere energiforbrug og lavere integrationstætheder.

Forskerholdet har undersøgt en række koboltmolekyler, der kan skifte mellem to magnetiske tilstande, dog ved lave temperaturer. Disse molekyler, der udviser magnetisk bi-stabilitet, kaldes molekylære magneter, og karakteriseringsteknikker, såsom højfelt elektronisk paramagnetisk resonans, tillader evaluering af de reaktionsevner, som disse materialer udviser i forhold til magnetiske felter.

Baseret på tidligere arbejde fra forskerholdet om koboltkomplekser udgivet i Polyhedron , som hidtil havde været uudforsket til denne anvendelse, blev der udført beregningsundersøgelser af atomistiske modeller for at give den fysiske oprindelse af deres egenskaber og give et rationale for at optimere deres ydeevne. Resultaterne, der nu er offentliggjort, anvender karakteriseringsteknikker såsom højfelt elektronisk paramagnetisk resonans, der giver mulighed for evaluering af de reaktionsevner, som disse materialer udviser i forhold til magnetiske felter.

Nuno Bandeira, medlem af forskerholdet og forsker ved Det Naturvidenskabelige Fakultet ved Universitetet i Lissabon (Portugal), siger, at "der i øjeblikket er to 'kampfronter' med hensyn til forskning i enkeltmolekylemagneter:en af ​​dem håndterer forskning med lanthanid komplekser. Og faktisk kan man få gigantiske magnetiseringsbarrierer fra dem. Men lanthanider er dyre at producere. Den anden forskningsfront håndterer første række overgangsmetaller, som er billigere at få, men magnetiseringsbarriererne er meget mindre, hvilket betyder, at de kun kan fungere tilstrækkeligt ved meget lave temperaturer. Ideelt set vil man gerne forsøge at opnå en enkelt molekylemagnet, der fungerer ved stuetemperatur."

Det output, der nu er offentliggjort, er opmuntrende:"Disse resultater viser vejen til forbedring og design af nye typer ligander, for bedre ydende molekylære magneter med stadig højere temperaturer. Alt i alt repræsenterer disse resultater en milepæl i udviklingen af ​​vores viden og i søg efter bedre materialer til anvendelse inden for spintronik og kvanteskalabehandling," tilføjer Bandeira.

Forskningen er publiceret i Inorganic Chemistry Frontiers . + Udforsk yderligere

Unikt kvantemateriale kunne muliggøre ultrakraftfulde, kompakte computere