RUS ENG

НАМ 22 ГОДА!

ГРУППА AMT&C - ФИНАЛИСТ РЕЙТИНГА «ТЕХНОУСПЕХ»


 

 

Молекулярные магниты и информационные технологии



10.03.2009

Молекулярные магниты и информационные технологии На рисунке: Молекулы магнитной памяти Fe4, закрепленные на золотой подложке. Image copyright A. Cornia and M. Mannini.
1. Magnetic memory of a single-molecule quantum magnet wired to a gold surface. Matteo Mannini et al. Nature Materials 8, 194 - 197 (2009). doi:10.1038/nmat2374
2. Supramolecular control of the magnetic anisotropy in two-dimensional high-spin Fe arrays at a metal interface. Gambardella, Р. et al. Nature Materials 8, 189-193 (2009).
Исследования ученых из Италии и Франции показали, что отдельные молекулы в магнитном состоянии могут хранить информацию. С помощью методов рентгеновского анализа они выяснили, что молекулы, содержащие железо, могут проявлять признаки магнитной «памяти», если их прикрепить к золотой поверхности. Работы появились в Nature Materials. Работа – первый шаг на пути создания нового поколения сверхкомпактных технологий хранения информации, основанных на отдельных молекулах для нужд молекулярной спинтроники.
Исследования в области так называемых одно-молекулярных магнитов (single-molecule magnets – SMMs) ведутся уже несколько десятилетий. Их магнитные свойства напоминают поведение объемных магнитов. Использование магнитных молекул, которые обладают интересной квантовой природой, сулит невиданные возможности. Но для того, чтобы разработать такую молекулярную память, надо научиться исследовать магнитные свойства отдельных молекул. До сих пор мы не встречали сообщений о проявлении магнитного гистерезиса для однослойных SMMs на различных немагнитных подложках, объясняет Роберта Сессоли (Roberta Sessoli) из Университета Флоренции. Видимо, это связано с химической нестабильностью кластеров. Используя рентгеновскую абсорбционную спектроскопию и рентгеновский магнитный круговой дихроизм синхротронного излучения при низких температурах, ученые смогли увеличить чувствительность измерений и выяснили, что у молекул Fe4 на золотой подложке проявляется магнитный гистерезис.
«Наша работа поможет исследовать отдельные намагниченные молекулы, прикрепленные к проводящим поверхностям, и разобраться в переносе электронов и механизме намагниченности на уровне молекул», - объясняет Сессоли.  
Используя методы самосборки молекул в растворе, ученые осадили один слой молекул железа (Fe4), напоминающих пропеллер, на подложку из золота. Для их изучения использовалось синхротронное оборудование в Германии (BESSY) и в Швейцарии (SLS). Слой молекул ученые охладили до температуры всего в несколько градусов Кельвина (около минус 270 градусов по Цельсию) и поместили под концентрированное синхротронное излучение. Изучая взаимодействие рентгеновского излучения с образцом, ученые получили сведения о магнитных свойствах молекул.  
Они использовали рентгеновскую абсорбционную спектроскопию (XAS) для изучения электронного состояния атомов железа, а их магнитные свойства исследовали с помощью магнитного кругового дихроизма (XMCD).
Ученые сравнили результаты XAS и XMCD для отдельных молекул и не обнаружили значительных отличий по сравнению с объемными магнитными образцами.
Наши результаты показывают, что одно-молекулярные магниты (SMMs) проявляют магнитный гистерезис, что означает, что поведение системы зависит от ее предыстории, говорят ученые. При некоторых условиях, определенной температуре и некотором внешнем магнитном поле, спины железа в отдельных молекулах упорядочиваются вследствие обменных взаимодействий внутри молекулы.
Гамбарделла с коллегами (работа 2) пошел по другому пути. Ученые собрали двумерную супрамолекулярную систему на отдельном кристалле меди. Затем они показали, что магнитная ориентация системы, ее магнитная анизотропия могут контролироваться адсорбцией молекул кислорода. Без кислорода супрамолекулярный ансамбль из железа и бензолдикарбоновой кислоты можно легко намагнитить параллельно плоскости поверхности. После поглощения кислорода это направление изменяется.
Работы двух коллективов хоть и схожи, имеют фундаментальные различия. В отличие от отдельных молекулярных магнитов Маннини, у спинов железа Гамбарделла не наблюдал спаривания в супрамолекулярной конструкции в результате внутримолекулярных обменных взаимодействий. В этом случае спины железа упорядочиваются только при воздействии внешнего магнитного поля. В работе Маннини спины в одной молекуле выстраиваются при температуре около 0.5 Кельвина. Благодаря резонансным туннельным эффектам остаточная намагниченность остается довольно маленькой.
Так как оба исследования проводились при очень низких температурах, и важные магнитные эффекты определялись при величине внешнего магнитного поля 0.25 - 6 Тесла, пока реализовать приборы молекулярной спинтроники невозможно.
И в том и другом исследовании ученые использовали методы рентгеновской абсорбционной спектроскопии и рентгеновский магнитный круговой дихроизм.
В обеих работах содержится важный вывод: взаимодействие магнитных молекул с поверхностью не нарушает магнитных характеристик.
http://www.physorg.com/news155820171.html

Возврат к списку новостей