Ученые собрали магнитный наноконструктор внутри нанотрубки

Углеродные нанотрубки, то есть свернутые в цилиндр листы графена, — материалы с уникальными свойствами, которые востребованы в самых разных задачах. Например, их полости могут служить контейнером для сохранения и доставки молекул, при этом за содержимым нанотрубки удобно наблюдать при помощи оптической спектроскопии либо просвечивающей электронной микроскопии.

В последние годы ученые во всех странах исследуют упорядоченные наноструктуры на основе металл-фталоцианинов. Они активно применяются в технологиях, использующих эффекты молекулярного магнетизма. На их основе можно разрабатывать устройства для управления спиновыми токами, а также молекулярные спиновые кубиты. Однако для успешной работы таких систем необходимо обеспечить устойчивость молекул, сохраняя при этом их магнитные качества. 

В своем исследовании ученые из МФТИ и РКЦ вместе с коллегами из Университета имени Сунь Ятсена, Гуанчжоу (КНР) и Ноттингемского университета (Великобритания) показали метод синтеза нового материала, защищенного от внешних воздействий, исследовали его структуру, оптические и магнитные свойства. 

Авторы проводили термическую полимеризацию молекул кобальт-фталоцианина непосредственно в нанотрубке. В результате внутри углеродного цилиндра формировались скрученные в спираль полосы — это было видно по особенностям оптического поглощения и комбинационного рассеяния света образцов.

«Мы изучили свойства протяженных магнитных полос сверхмалой ширины, менее одного нанометра, и обнаружили их ферромагнитный характер уже при комнатной температуре. Наличие ярких оптических особенностей и магнитных свойств делает новый материал перспективным для различных приложений», — говорит руководитель лаборатории физики магнитных гетероструктур и спинтроники МФТИ Александр Чернов.

Результаты работы опубликованы в журнале Nanoscale.