Zespół Uniwersytetu Jagiellońskiego pod kierunkiem dr. hab. Dawida Pinkowicza, na łamach prestiżowego czasopisma naukowego „Nature Communications” opisał unikalną cząsteczkę - nowego typu metaloorganiczny nanomagnes kwantowy.

Nanomagnesy pozostają w kręgu zainteresowań nauki od lat 90. XX w. Polski zespół stworzył strukturę, która w skali nano przypomina te, jakie stosuje się w zwykłych, dużych magnesach.

Zobacz również:

• Avi Wigderson zdobywa Nagrodę Turinga za prace nad losowością obliczeniową

Choć praktyczne zastosowania molekularnych magnesów raczej nie pojawią się w najbliższej przyszłości, to w dłuższej perspektywie zakończone sukcesami wyniki badań w tym zakresie mogą odmienić kluczowe dziedziny, w tym informatykę.

„W pierwszej kolejności nanomagnesy kwantowe mają szansę zastąpić dotychczas stosowane materiały magnetyczne tam, gdzie już osiągnęły one granicę swoich możliwości. Tak jest właśnie w przypadku magnetycznych dysków twardych. Ich dalszy rozwój jest już ograniczony przez same prawa fizyki, które nie pozwalają na dalszą miniaturyzację domen magnetycznych stanowiących podstawową jednostkę pamięci” – powiedział Polskiej Agencji Prasowej mgr Michał Magott, członek grupy badawczej. „W dalszej kolejności nanomagnesy mają szansę na zastosowanie w konstrukcji tranzystorów, a właściwie spintronicznych tranzystorów, które mogą w przyszłości zastąpić tradycyjne tranzystory w układach elektronicznych, a do ich konstrukcji potrzebne jest właśnie źródło magnetyzmu naszych nanomagnesów, czyli spin elektronu” - dodaje.

Jednym z kluczowych zadań, przed którymi stoją projektanci nanomagesów, jest uzyskanie takich struktur, które będą działały w temperaturze pokojowej.

Obecnie wymagają one zwykle silnego chłodzenia, co utrudnia lub wręcz uniemożliwia praktyczne zastosowania. Dopiero w 2020 r. jedna z grup zajmujących się tym tematem uzyskała molekularny magnes, który działa w temperaturze 242 stopnie C. To ogromny sukces.

„Mamy nadzieję, że nasze odkrycie zadziała w podobny sposób - zaproponowaliśmy zupełnie nową strategię syntezy molekularnych nanomagnesów, która umożliwia otrzymanie cząsteczek, naśladujących struktury stosowanych przemysłowo magnesów metalicznych. Liczymy na to, że właśnie ta nowa ścieżka syntetyczna będzie potrzebną zmianą strategii, która umożliwi otrzymanie wysokotemperaturowych molekularnych nanomagnesów” - mówi mgr Magott.

„Na razie udało nam się pokazać, że ta nowa strategia syntetyczna jest skuteczna i pozwala na otrzymanie świetnego nanomagnesu. Teraz trzeba przeprowadzić setki (może nawet tysiące) prób z wykorzystaniem tego nowego podejścia, aż uda się otrzymać taki nanomagnes, który nada się do zastosowań praktycznych” - podkreśla naukowiec.

Cząsteczki magnetyczne znane jako nanomagnesy molekularne (MNM) mogą być kluczem do przechowywania danych o ultrawysokiej gęstości. Dlatego pożądane są nowe strategie projektowania MNM. Inspirując się heksagonalną strukturą najtwardszego magnesu międzymetalicznego SmCo5, Polacy zsyntetyzowali cząsteczkę nanomagnetyczną, w której centralny lantanowiec (Ln) ErIII jest koordynowany wyłącznie przez trzy jony metali przejściowych (TM) w sposób idealnie trygonalny. Ta cząsteczka międzymetaliczna [ErIII(ReICp2)3] (ErRe3) zapoczątkowuje rodzinę molekularnych nanomagnesów (MNM) z nieobsadzonymi wiązaniami Ln-TM i toruje drogę molekularnym międzymetalikom z silnymi bezpośrednimi magnetycznymi oddziaływaniami wymiennymi - obiecującą drogę do wysokosprawnych magnesów jednocząsteczkowych.

Badania nad nanomagnesem ErRe 3 zostały sfinansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu Sonata Bis 6.

Źródło: PAP - Nauka w Polsce