用於數據存儲的硬質單分子磁鐵:具有巨大自旋的四核稀土金屬復合物

由單個分子形成的磁體在數據存儲方面具有特別的意義,因為在每個分子上存儲一個比特的能力可以極大地提高計算機的存儲能力。研究人員現在已經開發出一種具有特殊磁性硬度的新分子系統。這種特殊配方的成分是稀土金屬和一種不尋常的氮基分子橋,正如發表在《Angewandte
Chemie》雜誌上的研究報告所顯示的那樣。

用於數據存儲的硬質單分子磁鐵:具有巨大自旋的四核稀土金屬復合物

一個分子是否適合成為磁性數據存儲介質,取決於其電子被磁化和抵抗消磁的能力,也被稱為磁性硬度。物理學家和化學家用通過分子橋相互磁耦合的金屬離子來建造這樣的分子磁體。

然而,這些耦合橋必須滿足某些標准,如易於生產和多功能性。例如,加拿大渥太華大學的Muralee Murugesu和他的團隊在他們的研究中解釋說,激進的二氮橋,也就是兩個氮原子帶有一個額外的電子,使二氮成為激進的、能夠對稀土金屬離子產生了突出的結果,但是這非常難以控制,並且”沒有修改的空間”。為了給他們更大的空間,該團隊使用”雙二氮”擴大了這個橋梁;未被開發的四氮配體有四個氮原子而不是兩個。

為了生產分子磁鐵,研究人員將新的四嗪配體與稀土金屬:鏑和釓元素結合起來,並在溶液中加入一種強還原劑以形成激進的四嗪橋,新的磁體以暗紅色棱鏡狀薄片的形式結晶出來。

研究人員將這種晶體內的分子單元描述為一個四核復合物,其中四個配體穩定的金屬離子被四個四嗪自由基橋接在一起。這種新分子最重要的特性是其非凡的磁性硬度。這意味著這些復合物形成了一個持久的單分子磁體,對消磁動作有特別的抵抗力。

研究小組解釋說,這種高矯頑力場是通過激進的四嗪單元的強耦合實現的。該分子的四個金屬中心被耦合在一起,使一個分子單元具有巨大的自旋。只有這個分子的前身,帶有二氮橋,才有更強的耦合作用。然而,正如已經提到的,它的通用性和穩定性也比新的四嗪基橋差很多。

研究小組強調,這種方法可用於生產其他具有巨大自旋的多核復合物,為開發極其有效的單分子磁體提供了極好的基礎,而不像以前的候選技術那樣困難。

來源:cnBeta