Ao armazenar dados, as técnicas convencionais estão cada vez mais atingindo seus limites. Os chamados ímãs de molécula única podem ser um remédio. As equipes de pesquisa de Kaiserslautern e Karlsruhe estão investigando suas propriedades de armazenamento. O foco está nos metais dentro das moléculas, que são responsáveis ​​pelas características magnéticas e, portanto, pelas propriedades de armazenamento. Usando um novo método, as equipes conseguiram, pela primeira vez, examinar esses materiais com mais detalhes. Semelhante à câmera lenta, detalhes agora podem ser analisados ​​de forma complementar para saber mais sobre sua capacidade de armazenamento. O estudo foi publicado na revista Angewandte Chemie .

Quer sejam discos rígidos, chips de memória ou sensores - ímãs tornam o armazenamento de dados possível em primeiro lugar. A base do magnetismo é o spin dos elétrons, também conhecido como momento angular intrínseco. A equipe em torno do Professor Dr. Volker Schünemann e sua aluna de doutorado Lena Scherthan do Departamento de Biofísica e Física Médica da Technische Universität Kaiserslautern (TUK) está trabalhando em uma nova forma de ímãs, os ímãs de uma única molécula. Esses ímãs podem possibilitar o armazenamento de muito mais informações no futuro.

"Os ímãs de uma única molécula consistem em um centro de metal que é conectado aos chamados ligantes orgânicos e, portanto, forma uma molécula, "disse Scherthan, o primeiro autor do presente estudo. "Apenas alguns metais são adequados para este tipo de moléculas. Isso inclui o ferro, por exemplo, mas também elementos químicos menos conhecidos do grupo dos lantanídeos, como o disprósio com o qual trabalhamos. "Eles também são conhecidos como elementos de terras raras. O especial sobre eles:seus elétrons podem gerar um momento magnético que é relativamente grande para uma molécula. A equipe de pesquisa Kaiserslautern e o grupo de pesquisa liderado por a química professora Annie K. Powell, do Karlsruhe Institute of Technology (KIT), está investigando a capacidade de armazenamento desse tipo de ímã de molécula única e como ela pode ser melhorada.

Além disso, técnicas especiais são utilizadas:a espectroscopia Mössbauer é um método analítico no qual a absorção de núcleos atômicos é investigada com o auxílio de raios-X de alta energia. No campus da TUK, este método é usado para investigar substâncias que contêm ferro e até proteínas. A equipe de Schünemann usou uma fonte de radiação (Advanced Photon Source) no US Argonne National Laboratory perto de Chicago para seus experimentos.

Pela primeira vez, agora foi possível investigar um ímã de molécula única com disprósio como seu centro de metal usando este método. "Os experimentos foram realizados em temperaturas extremamente baixas de -269 graus Celsius em hélio líquido, "continuou o físico. Essas baixas temperaturas são necessárias porque muitos dos ímãs de uma única molécula desenvolvidos até hoje, apenas exibem suas propriedades características nessas condições.

Além disso, este método espectroscópico fornece uma visão mais detalhada do cosmos atômico. Esta técnica permite aos pesquisadores tirar conclusões sobre as interações entre o núcleo metálico e os ligantes. "Podemos examinar as propriedades do centro de metal de maneira semelhante à câmera lenta, "a cientista compara o método que ela apresenta com seus colegas pesquisadores em seu estudo atual." Vemos informações adicionais em comparação com nossos métodos convencionais. Por exemplo, podemos ver a rapidez com que o sistema retorna ao seu estado original e quanto tempo é o tempo de armazenamento da molécula. "

O objetivo dos grupos de pesquisa Kaiserslautern e Karlsruhe é entender melhor as propriedades características dos ímãs de uma única molécula para desenvolver sistemas adicionais estrategicamente. Além de sistemas que possuem apenas um único centro de metal, a equipe TUK e o grupo do professor Powell também estão investigando as propriedades de ímãs de molécula única que têm dois ou mais centros de metal. O foco aqui está nas interações entre os metais. "Isso pode levar a um melhor comportamento de armazenamento, "disse Scherthan.

O trabalho decorreu no âmbito do Transregio Collaborative Research Centre "Cooperative Effects in Homo and Heterometallic Complexes" (SFB / TRR 883 MET). Equipes de pesquisa de química e física trabalham interdisciplinares em sistemas moleculares com dois a quatro centros de metal. Um dos objetivos é desenvolver novas propriedades e funções a nível molecular, por exemplo, para obter materiais mais eficientes para armazenamento magnético ou catalisadores mais eficazes para reações químicas.

O estudo foi publicado na renomada revista. Angewandte Chemie .