Новые магнитные материалы на металлической основе

Канадско-финское сотрудничество привело к открытию нового магнитного соединения, в котором два магнитных иона металла диспрозия соединяются двумя ароматическими органическими радикалами, образуя блинную связь.

Результаты этого исследования могут быть использованы для улучшения магнитных свойств подобных соединений. Теоретические исследования были проведены научным сотрудником Академии Яни О. Мойланеном в Университете Ювяскюля, в то время как экспериментальные работы были проведены в Университете Оттавы в группах профессоров Мурале Муругесу и Яклин Л. Брюссо. Результаты исследований были опубликованы в известном химическом журнале "Inorganic Chemistry Frontiers" в июле 2020 года - на обложке.

Открыто новое магнитное соединение

Магниты используются во многих современных электронных устройствах, начиная от мобильных телефонов и компьютеров и заканчивая медицинскими устройствами визуализации. Помимо традиционных магнитов на металлической основе, одним из актуальных научных интересов в области магнетизма является изучение одномолекулярных магнитов, состоящих из ионов металлов и органических лигандов. Магнитные свойства одномолекулярных магнитов имеют чисто молекулярное происхождение, и было предложено в будущем использовать одномолекулярные магниты в накопителях информации высокой плотности, спиновой электронике (спинтронике) и квантовых компьютерах.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

К сожалению, большинство известных в настоящее время одномолекулярных магнитов проявляют свои магнитные свойства только при низких температурах, близких к абсолютному нулю (-273°С), что препятствует их использованию в электронных устройствах. Первый одномолекулярный магнит, сохранивший намагниченность над точкой кипения жидкого азота (-196 °C), был зарегистрирован в 2018 году. Это исследование стало значительным прорывом в области магнитных материалов, так как показало, что могут быть реализованы и одномолекулярные магниты, функционирующие при более высоких температурах.

Отличные магнитные свойства данного соединения при повышенных температурах обусловлены оптимальной трехмерной структурой соединения. Теоретически аналогичные принципы проектирования могут быть использованы для одномолекулярных магнитов, содержащих более одного иона металла, однако управление трехмерной структурой многоядерных соединений является гораздо более сложным.

В новом соединении были использованы мостиковые органические радикалы.

Вместо того, чтобы полностью контролировать трехмерную структуру сообщаемого соединения, в данном исследовании использовалась другая стратегия проектирования.

"Подобно ионам диспрозия, органические радикалы также имеют непарные электроны, которые могут взаимодействовать с непарными электронами ионов металлов. Таким образом, органические радикалы могут использоваться для управления магнитными свойствами системы наряду с ионами металлов. Особенно интересными органическими радикалами являются мостиковые, так как они могут взаимодействовать с несколькими ионами металлов. Мы использовали эту конструктивную стратегию в нашем исследовании, и, что удивительно, мы синтезировали соединение, в котором не только один, но и два органических радикала связывают два иона диспрозия, а также образуют блинную связь через их непарные электроны", - поясняет профессор Мурале Муругезу из Университета Оттавы.

"Несмотря на то, что образование блинной связи между двумя радикалами хорошо известно, это был первый случай, когда блинная связь наблюдалась между двумя ионами металла. Взаимодействие органических радикалов часто называют блинной связью, поскольку трехмерная структура взаимодействующих органических радикалов напоминает стопку блинов", - рассказывает профессор Яклин Л. Брюссо из Университета Оттавы.

Блинная связь в новом соединении была очень прочной. Поэтому непарные электроны органических радикалов не вступали в сильное взаимодействие с непарными электронами ионов диспрозия, и соединение функционировало как одномолекулярный магнит только при низких температурах. Однако исследование прокладывает путь для новой стратегии проектирования новых многоядерных одномолекулярных магнитов и положило начало дальнейшим исследованиям.

"Методы вычислительной химии позволили получить важные представления об электронной структуре и магнитных свойствах соединения, которые могут быть использованы в будущих исследованиях. Выбрав правильный тип органических радикалов, мы можем не только контролировать природу блинной связи между радикалами, но и улучшать магнитные свойства соединения в целом", - комментирует академик Яни О. Мойланен (Jani O. Moilanen) из Университета Ювяскюля (Jyväskylä). опубликовано econet.ru по материалам uk.motor1.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet