Os elétrons podem ser um grupo persuasivo, ou pelo menos, um grupo falante, de acordo com o novo trabalho do laboratório de John Berry na Universidade de Wisconsin-Madison.

Os spins de elétrons desemparelhados são a raiz do magnetismo permanente, e após 10 anos de design e redesenho, O laboratório de Berry criou uma molécula que ganha força magnética por meio de uma maneira incomum de controlar esses spins.

Berry diz que a nova estrutura criada pela estudante de pós-graduação Jill Chipman pode levar a um avanço na computação quântica, uma abordagem com um potencial tão grande que poderia minar os supercomputadores baseados em silício de hoje, da mesma forma que o telefone fez com o telégrafo:um grande salto à frente que começa a deslizar para a irrelevância.

A presença e atividade, ou "girar, "de elétrons desemparelhados define a força de um ímã permanente, portanto, moléculas com alto grau de spin são alvos desejáveis ​​para os químicos. O spin extraordinariamente grande na nova molécula magnética, Berry explica, resulta de um "elétron mensageiro" que se move entre um elétron desemparelhado em cada extremidade da molécula em forma de bastonete e convence os três a adotarem o mesmo spin.

Esse acordo de giro, "ortogonalidade" no jargão, adiciona força a um ímã permanente.

Baga, um professor de química da UW-Madison, observa que em outros materiais, um elétron viajante tende a se opor aos spins dos centros magnéticos, reduzindo a força magnética. Na nova criação de Chipman, Contudo, o elétron mensageiro está focado na harmonia:como uma assistente social que viaja, faz com que os dois elétrons não pareados remotos tenham o mesmo spin, adicionando força e / ou durabilidade.

A nova molécula, descrito em Química - Um Jornal Europeu , contém carbono, níquel, cloro, azoto, e molibdênio, mas carece dos caros elementos de terras raras que atrapalharam os esforços para comercializar novos ímãs superfortes. Sua estrutura sugere que a molécula poderia ser formada em um polímero - uma cadeia repetitiva de unidades como as encontradas em plásticos - aumentando a possibilidade de mais barato, ímãs mais fortes.

"Tentamos remover elétrons desta molécula há 10 anos, então ela tinha um elétron desemparelhado em cada extremidade, mas não foi longe, "Berry diz." Desde então, aprendemos que isso produzia uma substância química que é realmente sensível à temperatura, então Jill teve que desenvolver um processo de baixa temperatura que depende de gelo seco para resfriá-lo a -78 graus C. "

O elétron "assistente social viajante" estabelece "um princípio de design que poderia ser usado para criar muitas novas moléculas magnéticas que se comportam como pequenas barras de ímã, "Berry diz.

A descoberta também foi possibilitada pela chegada no verão passado de um instrumento chamado magnetômetro SQUID (Dispositivo de Interferência Supercondutor Quantum) que pode medir o magnetismo com grande precisão abaixo de 2 graus acima do zero absoluto.

Muito do foco da inovação do ímã diz respeito a uma maior força, Berry diz, "mas existem todos os tipos de coisas que as pessoas procuram. Precisamos tanto de ímãs permanentes quanto daqueles com magnetização efêmera por diferentes razões técnicas. Os ímãs são muito usados ​​na refrigeração ultracongelada, motores, discos rígidos de computador e circuitos eletrônicos. "

Indo para a próxima etapa, e miniaturizar ímãs em uma única molécula, que poderia permitir a computação quântica, Berry diz. A computação quântica pode ser especialmente benéfica para os químicos, que enfrentam uma complexidade impressionante ao tentar modelar as reações químicas que são seu pão com manteiga.