Новости химической науки > Мономолекулярные магниты выстраиваются в линию

Исследователи из Италии утверждают, что им удалось связать мономолекулярный магнит [single molecule magnet (SMM)] с поверхностью золота, магнитные свойства молекулы при этом сохранились. Результаты исследования могут оказаться полезным в создании спинтронных систем – электронных устройств, работа которых основана на свойствах электронного спина.

Исследователям удалось синтезировать молекулярные магниты, которые принимают определенную энергетически выгодную ориентацию, находясь в мономолекулярном слое, расположенном на поверхности золота. (Рисунок из Nature, 2010, DOI: 10.1038/nature09478)

Мономолекулярные магниты представляют собой металлоорганические кластеры, проявляющие индивидуальные магнитные свойства – каждая молекула SMM может быть намагничена индивидуально. Это их свойство привлекает значительный интерес к применению мономолекулярных магнитов для хранения информация, и, потенциально, созданию квантовых компьютеров, однако магнитные свойства индивидуальной молекулы определяются ее ориентацией, которую зачастую достаточно трудно контролировать.

Роберта Сессоли (Roberta Sessoli) из Университета Флоренции с коллегами разработала метод, позволяющий управлять ориентацией отдельных мономолекулярных магнитов, закрепленных в виде мономолекулярного слоя на поверхности золота.

Основой мономолекулярных магнитов, разработанных в группе Сессоли, является четырехатомный кластер железа, в котором центральный атом металла окружен еще тремя. С тремя внешними атомами железа связаны короткоцепочечные органические лиганды с большим стерическим объемом, в то время, как лиганд, связанный с центральным атомом железа представляет собой длинную органическую цепь. Один из лигандов, связанных с центральным атомом, используется для закрепления всего металлоорганического соединения на поверхности золота, при этом стерическое взаимодействие лигандов, связанных с вершинами «железного треугольника», способствует пространственной ориентации молекулярной оси и, следовательно, направлению магнитного поля молекулы.

Исследователи из группы Сессоли показали, что полученные в ее группе мономолекулярные магниты обладают «магнитной памятью» - это свойство является ключевым для применения материалов в хранении информации. Ключевым моментом в процессе сохранения магнитной памяти является то, что кластер демонстрирует квантовые туннельные эффекты – частицы туннелируют из одного спинового состояния в другое; при хранении и перезаписывании данных на основе принципов спинтроники необходимо, чтобы материал мог демонстрировать дискретные состояния намагниченности.

Сессоли подчеркивает, что на настоящий момент ее работа в первую очередь представляет собой демонстрацию принципиальной возможности управления спиново-магнитным состоянием системы из мономолекулярных магнитов и надеется на то, что найдутся исследователи, заинтересованные в совместной с ее группой исследовательской работе.

Вольфганг Вернсдорфер (Wolfgang Wernsdorfer), специалист в области молекулярной спинтроники соглашается с итальянской коллегой, говоря о перспективности полученных результатов, которые, как он надеется, стимулируют дельнейший научный поиск в области дизайна и исследования свойств мономолекулярных магнитов. По словам Вернсдорфера, самое ценное в работе Сессоли заключается в том, что ей удалось преодолеть проблему, связанную с утратой мономолекулярными магнитами своих магнитных свойств в результате закрепления на поверхности металла. Вернсдорфер надеется, что теоретики теперь смогут исследовать влияние поверхностей металла на свойства мономолекулярных магнитов. Он подчеркивает, что главные вопросы заключаются в следующем – действительно ли наблюдается эффект памяти при закреплении мономолекулярных магнитов на поверхности металла и, если да, какие механизмы лежат в основе этого практически полезного свойства.

Источник: Nature, 2010, DOI: 10.1038/nature09478

метки статьи: #молекулярная электроника, #новые материалы, #органическая химия, #физическая химия, #элементоорганическая химия