Температуру роботи молекулярних магнітів підняли до 60 кельвінів

Англійським хімікам вдалося підняти температуру, при якій спостерігаються магнітні властивості в окремих молекул, з 14 до 60 кельвінів, що впритул наближається до температури рідкого азоту. Це відкриття прискорює наближення пристроїв для магнітного зберігання інформації на основі молекулярних магнітів. Робота опублікована в.

Зберігання інформації в сучасних магнітних носіях інформації здійснюється з використанням матеріалів з вираженим магнітною гістерезисом. Запис інформації відбувається завдяки тому, що при вимкненні зовнішнього поля у магнітного елемента зберігається магнітний момент. Розмір зберігання одного біта інформації при цьому обмежується розміром магнітного домену. Тому прагнення до збільшення щільності запису привернуло увагу до молекулярних магнітів. Виявилося, що комплексні сполуки деяких металів теж проявляють магнітні властивості і мають виражену магнітну гістерезу. На відміну від кристалічних матеріалів, магнітні властивості в них носять квантовий характер. Основна ж проблема використання молекулярних магнітів для зберігання інформації полягає в тому, що прояв магнітних властивостей для них характерний тільки при дуже низьких температурах: максимальна температура, при яких можна виміряти залишкову намагніченість, до теперішнього дня не перевищувала 14 кельвінів для комплексів на основі тербію.

У своїй новій роботі англійські хіміки досліджували магнітні властивості металоорганічного комплексу на основі диспрозоцену. Виходячи з рентгеноструктурних розрахунків, зроблених для такого комплексу, вдалося показати, що він буде володіти віссю легкої намагніченості і, відповідно, магнітною гістерезою. Особлива складність роботи полягала в тому, що для диспрозію не характерне утворення металоценів - «сендвічевих» комплексів металів з циклопентадієнами. Однак хіміки змогли знайти таку схему синтезу, при якій вдалося стабілізувати п'ятичні цикли навколо диспрозію. І саме це, за словами дослідників, і призвело до значного підвищення температури, при якій можна спостерігати у такої молекули магнітні властивості.

Дійсно, магнітні вимірювання підтвердили, що магнітні властивості цієї сполуки проявляються аж до 60 кельвінів, при цьому залишкова спробованість, вимірена при 2 кельвінах, склала 83 відсотки (для раніше відомих сполук при тих же умовах вона не перевищувала 11 відсотків). Для того, щоб підтвердити природу знайденої магнітної гістерези, вчені провели додаткові вимірювання динаміки магнітної релаксації і показали, що вона визначається оптичними фононами, що характерно якраз для мономолекулярних магнітів.

Отримані результати говорять про те, що при правильному підході до пошуку і синтезу молекулярних магнітів, вже незабаром можна буде підняти температуру їх роботи до температури рідкого азоту. А це допоможе різко збільшити щільність запису інформації.

Раніше фізикам вдавалося домогтися максимально можливої щільності магнітного запису інформації (1 біт на 1 атом), але тільки для температури 1,2 кельвіна. Крім того, для підвищення щільності запису інформації пропонують методи, засновані і на дргуїх принципах.