Российские исследователи предложили новый способ
соединять органические молекулы с ионом металла, чтобы изготавливать магнитные
системы, свойствами которых можно управлять при помощи изменения температуры.
Подход позволил не только получать разнообразные комплексы практически в одной
колбе, но и синтезировать ранее недоступные вещества.
Результаты исследования, поддержанного грантом
Российского научного фонда (РНФ), опубликованы на
страницах журнала Inorganic Chemistry, помогут разработать магнитные системы
для молекулярных сенсоров, переключателей и логических устройств, способных
хранить большие объемы информации и быстро их обрабатывать.
Коллектив разработчиков принципиально нового подхода к
синтезу, помогающему получать магнитный переключатель. Источник: Юлия Нелюбина.
На большинстве современных компьютеров установлены магнитные
носители информации из неорганических материалов. Плотность хранения данных на
них ограничена размером доменов – групп атомов, которые одинаковым образом
изменяют свое магнитное состояние. Они содержат миллионы атомов, и те
соответствуют всего лишь одному биту.
Чтобы преодолеть это ограничение, ученые предлагают
использовать молекулы, содержащие ион металла в органической «шубе». В такой
«шубе» некоторые ионы металлов могут обратимо переключаться между двумя состояниями
(более и менее магнитным – «сильным» и «слабым» соответственно) под действием
внешних факторов – температуры, давления или света. Таким образом, эти
комплексы потенциально способны хранить один бит информации всего в одной
молекуле, благодаря чему на их основе можно создать устройства для хранения
информации с практически неограниченной емкостью.
Коллектив исследователей. Источник: Юлия Нелюбина.
Сотрудники Института элементоорганических соединений имени А. Н.
Несмеянова РАН и Московского
государственного технического университета имени Н. Э. Баумана (Москва)
предложили новый однореакторный (в «одной колбе») подход к синтезу
«гетеролептических» комплексов, в которых ион металла одновременно связан с
разными органическими соединениями – лигандами. Он заключается в том, что к
иону металла последовательно добавляют два разных лиганда. Один из них обычно
образует комплексы в «сильном» магнитном состоянии, а другой – в «слабом».
Поскольку каждый из лигандов предпочитает свое магнитное состояние, при
помещении в одну молекулу комплекса они начинают «бороться» друг с другом, а
изменение температуры позволяет управлять, кто из них «победит» и определит
магнитные свойства молекулы.
Принципиальная схема нового подхода. Источник: Юлия
Нелюбина.
«Мы смогли не только получить перспективные молекулярные
соединения, магнитные свойства которых мы можем регулировать, выбрав
определенную комбинацию лигандов, но и предложили совершенно новый принцип их
конструирования. Обычно просто смешивают соль металла и два органических
вещества, которые сами по себе образуют комплексы, способные к переключению.
Однако в этом случае не всегда получается комплекс именно с разными лигандами.
Кроме того, большинство лигандов не позволяют иону металла менять свое
магнитное состояние. Наш подход решает обе проблемы: мы соединяем „сильные” и
„слабые” лиганды, получаем комплекс, который может быть одновременно и тем и
другим, и управляем уже им. Наша работа может стать важным шагом на пути к
созданию полноценного квантового компьютера из молекулярных материалов», –
рассказывает Юлия Нелюбина, доктор химических наук, руководитель
проекта, поддержанного грантом РНФ, заведующая Центром исследования строения
молекул ИНЭОС РАН.
Источник: пресс-служба Российского научного фонда.