Erster Hochtemperatur-Einzelmolekülmagnet

23.10.2018 - USA

Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Professor Richard Layfield an der University of Sussex hat bahnbrechende Forschungen zu molekularen magnetischen Informationsspeichermaterialien veröffentlicht.

Die Gruppe an der University of Sussex, die mit Mitarbeitern der Sun-Yat Sen University in China und der University of Jyväskylä in Finnland zusammenarbeitet, berichtet von einem neuen Einzelmolekülmagneten (SMM) - einem Materialtyp, der magnetische Informationen bis zu einer charakteristischen Blocktemperatur speichert.

Professor Layfield und seine Co-Autoren erklären, wie sie das erste SMM mit einer Blocktemperatur von über 77 K, dem Siedepunkt des flüssigen Stickstoffs, der sowohl preiswert als auch leicht verfügbar ist, erfolgreich entwickelt und synthetisiert haben.

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Bisher war es nur möglich, SMMs mit Blocktemperaturen zu synthetisieren, die durch Kühlung mit teurem und knappem flüssigem Helium erreichbar sind.

Professor für Chemie, Richard Layfield, sagte: "Einzelmolekülmagnete sind seit über einem Vierteljahrhundert fest im Temperaturbereich von Flüssig-Helium verankert. Nachdem wir zuvor einen Entwurf für die molekulare Struktur eines Hochtemperatur-SMM vorgeschlagen hatten, haben wir nun unsere Designstrategie auf ein Niveau verfeinert, das den Zugang zum ersten dieser Materialien ermöglicht.

"Unser neues Ergebnis ist ein Meilenstein, der ein großes Hindernis bei der Entwicklung neuer molekularer Informationsspeichermaterialien überwindet, und wir freuen uns über die Aussichten, das Feld noch weiter zu entwickeln."

SMMs sind Moleküle, die in der Lage sind, die Richtung eines Magnetfeldes zu merken, das nach dem Abschalten des Magnetfeldes über relativ lange Zeiträume an sie angelegt wurde.

So kann man Informationen in Moleküle "schreiben", die SMMs zu verschiedenen Einsatzmöglichkeiten führen, wie z.B. hochdichte digitale Speichermedien und als Teil von Mikroprozessoren in Quantencomputern. Die praktische Anwendung wurde jedoch dadurch stark behindert, dass SMMs nur bei extrem niedrigen Temperaturen betrieben werden. Ihre intrinsischen Gedächtniseigenschaften verschwinden oft, wenn sie ein paar Grad über dem absoluten Nullpunkt (-273°C) erwärmt werden, so dass SMMs nur unter Laborbedingungen durch Kühlung mit flüssigem Helium untersucht werden können.

Mit der Entdeckung des ersten Hochtemperatur-SMM könnten in Zukunft Entwicklungen vorgenommen werden, um die Speicherkapazität von Festplatten massiv zu erhöhen, ohne ihre physikalische Größe zu erhöhen.

Originalveröffentlichung

Guo, Fu-Sheng and Day, Benjamin M. and Chen, Yan-Cong and Tong, Ming-Liang and Mansikkamäki, Akseli and Layfield, Richard A.; "Magnetic hysteresis up to 80 kelvin in a dysprosium metallocene single-molecule magnet"; Science; 2018

https://www.chemie.de/news/161650/erster-hochtemperatur-einzelmolekuelmagnet.html