31 января 2017 года
состоялось очередное
заседание Президиума Российской академии наук
Члены Президиума заслушали научное сообщение «Мономолекулярные магниты: современные направления дизайна и перспективы применения».
Докладчик: академик РАН Сергей Михайлович Алдошин.
В докладе представлен краткий обзор истории мономолекулярного магнетизма, а также некоторых современных направлений исследований в этой области в нашей стране и за рубежом.Мономолекулярные магниты — особая, бурно развивающаяся область молекулярных магнетиков, в которых магнитные свойства обусловлены не кооперативными эффектами и доменной структурой материала, а особенностями строения молекулы, которая сама индивидуально обладает магнитными свойствами.
Область мономолекулярного магнетизма возникла с открытием в 1993 году первого (и, возможно, до сих пор самого известного) мономолекулярного магнита (МММ), представляющего собой кластер Мпм-ас. На примере этой молекулы вводятся основные концепции и определения, широко используемые в данной области,такие как «приближение гигантского спина», «барьер для переориентации намагниченности»и «температура блокировки». Наряду с основным условием, при выполнении которого возможно появление у комплекса МММ — свойств, а именно, наличием отрицательной одноосной магнитной анизотропии, обсуждаются главные механизмы релаксации в системе,такие, как спин — фононный механизм, низкотемпературное квантовое туннелирование намагниченности, а также смешанный механизм, включающий туннелирование в возбужденных состояниях кластера, стимулированное спин — фононными переходами. Далее обсуждаются такие экспериментальные проявления мономолекулярного магнетизма как магнитный гистерезис и частотные зависимости компонент динамической магнитной восприимчивости, а также дается краткий обзор возможных применений МММ для создания магнитных носителей информации беспрецедентно высокой плотности, молекулярных спиновых транзисторов, и кубитов для квантовых компьютеров. Наряду с Мщ2 рассматриваются и другие примеры МММ на основе спиновых кластеров,полученных и исследованных разными научными группами.
Будет показано, что традиционная стратегия увеличения барьера, состоящая в увеличении числа ферромагнитно связанных ионов и, следовательно,полного спина кластера, оказалась малоэффективной (температуры блокировки в существующих МММ являются все еще слишком низкими, препятствуя практическому применению этих систем). Поэтому наиболее перспективной стратегией представляется не создание больших спиновых кластеров, а синтез относительно небольших систем, содержащих сильно анизотропные парамагнитные ионы с непогашенными орбитальными. моментами.Использование этой стратегии привело к созданию нескольких новых многочисленных классов МММ. В настоящем докладе обсуждаются четыре таких класса систем, а именно 1) МММ на основе моноядерных и полиядерных комплексов 4f- ионов, 2) смешанные 4f-nd — системы, демонстрирующие МММ — свойства, 3) МММ на основе кластеров, содержащих орбитально-вырожденные nd — ионы,и 4) МММ на основе моноядерных комплексов сильно анизотропных nd — ионов.В качестве представителей данных классов мы рассматриваем лантаноидные комплексы [Bu4N][LnPc2] (Ln=Tb, Dy) и МММ на основе полиоксометаллатов (класс 1), МММ СогОуг и каликс[4]арен-содержащие тетраядерные 3d-4f -кластеры (класс 2), МММ с цианидными мостиками, такие,как тригональный бипирамидальный кластер Мпш2Мппз и линейный кластер Мл111- Osmin-Mnm (класс 3), наконец,моноядерные Fe11, Fe1, и Со11 — комплексы, демонстрирующие медленную магнитную релаксацию(класс 4). При обсуждении этих систем,мы уделяем особое внимание анализу основных факторов,влияющих на их магнитную анизотропию. К указанным факторам относятся симметрия системы, сильная локальная магнитная анизотропия, обусловленная не полностью погашенным орбитальным моментом, кристаллические поля,спин-орбитальное взаимодействие, координационное число, и анизотропный орбитально-зависимый сверхобмен между парамагнитными ионами. Обсуждаются также перспективы дальнейшего увеличения барьеров и температур блокировки в МММ и перспективы их практического применения.
В обсуждении доклада приняли участие:
ак. И.А.Щербаков, ак. В.Е. Фортов, ак. Л.М. Зеленый, ак. В.П. Чехонин, ак. В.Н.Чарушин, ак. В.И. Овчаренко, чл.-корр. РАН И.С. Антипин, ак. И.Л. Еременко, ак.М.П. Егоров, ак. А.М. Музафаров, д.ф.-м.н. Э.В. Фельдман — зав. отделом ИПХФ РАН, ак. А.Ю.Цивадзе.
На заседании был заслушан отчет о выполнении государственного задания федеральным государственным бюджетным учреждением «Сибирское отделение Российской академии наук» за 2016 год. Докладчик академик РАН Александр Леонидович Асеев.
Члены Президиума обсудили и приняли решения по ряду других научно-организационных вопросов.