Wissenschaftler der Universität Ottawa haben eine einzigartige Methode zur Herstellung besserer molekülbasierter Magnete, bekannt als Einzelmolekülmagnete (SMMs), erfunden. Diese synthetische Meisterleistung hat zu einem zweifach koordinierten Lanthanoidkomplex geführt, der magnetähnliche Eigenschaften aufweist, die dem Molekül selbst innewohnen. Diese Entdeckung öffnet die Tür zu Festplatten mit hoher Dichte, Quantencomputeranwendungen und der Entwicklung schnellerer und kompakterer Speichergeräte.
Lanthanoid-Ionen umgeben sich gerne mit vielen organischen Liganden, um ihre Koordinationssphäre zu stabilisieren und zu füllen. Doch dank eines neuartigen Ligandendesigns und eines Syntheseansatzes ist es den Wissenschaftlern aus Ottawa nicht nur gelungen, die seltene und wertvolle zweikoordinierte Spezies zu isolieren, sondern auch zum ersten Mal überhaupt eine große Energieniveautrennung aufzudecken, genau wie die Theorie vorhergesagt hatte . Dieser Komplex ist eine synthetische Errungenschaft, die das unglaubliche Potenzial dieser Moleküle zeigt.
Die Forschung fand am Department of Chemistry and Biomolecular Sciences der University of Ottawa statt und wurde von Muralee Murugesu, einem ordentlichen Professor an der Fakultät für Naturwissenschaften, in Zusammenarbeit mit Professor Akseli Mansikkamäki von der University of Oulu, Finnland, geleitet uOttawa-Postdoktoranden Diogo A. Gálico und Alexandros A. Kitos sowie die Doktoranden Dylan Errulat und Katie LM Harriman.
„Wir haben sehr spannende Ergebnisse gezeigt, die zum ersten Mal bestätigen, was die Theorie zuvor vorhergesagt hatte, und auch einen synthetischen Weg zur Herstellung besserer molekularer Magnete bieten. Diese Magnete sind sehr nützlich für die Herstellung kleinerer und schnellerer Speichergeräte und Quantencomputer, da sie nanoskalige Größen haben.“ und spezielle Quantenmerkmale wie Quantentunneln der Magnetisierung oder Quantenkohärenz“, sagte Professor Murugesu.
„Wir haben unsere vom CFI finanzierte Ausrüstung verwendet, um die magnetischen und lumineszierenden Eigenschaften unserer Komplexe bei sehr niedrigen Temperaturen, unter 10 Kelvin, zu messen. Diese Messungen zeigten uns die komplexe elektronische Struktur unserer Komplexe. Wir haben unsere Ergebnisse auch durch rechnerische Studien in Zusammenarbeit mit bestätigt Professor Mansikkamäki an der Universität Oulu, Finnland“, fügt Professor Murugesu hinzu.
Seit 2007 arbeitet die Murugesu-Gruppe an der Universität Ottawa an Einzelmolekülmagneten (SMMs), die Informationen auf molekularer Ebene speichern und verarbeiten können. Dieses mit Spannung erwartete Material verspricht, Energie und Platz zu sparen, um die Elektronik schneller und besser zu machen, was die Art und Weise der Datenspeicherung verändern und eine neue Ära der molekularen Elektronik einleiten könnte.
Die Studie mit dem Titel „Ein trivalenter 4f-Komplex mit zwei Bis-Silylamid-Liganden, die eine langsame magnetische Entspannung anzeigen“ beschreibt diese Leistung und wurde in veröffentlicht Naturchemie.
Mehr Informationen:
Dylan Errulat et al., Ein dreiwertiger 4f-Komplex mit zwei Bis-Silylamid-Liganden, die eine langsame magnetische Relaxation zeigen, Naturchemie (2023). DOI: 10.1038/s41557-023-01208-y