14 февраля 2023, 19:00

Создан новый чувствительный к температуре молекулярный магнит на основе кобальта

Магнетизм
Материаловедение
"Умные" материалы

Российские химики синтезировали соединение, на основе которого в будущем могут создаваться молекулярные сенсоры для квантовых компьютеров, датчиков и систем сверхплотного хранения информации. Новое устойчивое на воздухе соединение кобальта, которое способно обратимо изменять свои магнитные свойства и кристаллическую структуру под действием температуры, создали ученые из Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН вместе с коллегами из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН, Курчатовского института и Международного томографического центра.

Создан новый чувствительный к температуре молекулярный магнит на основе кобальта
Ампула с кристаллами нового комплекса кобальта
Источник: Пресс-служба Минобрнауки России

Разработка молекулярных материалов, физические свойства которых можно контролировать с помощью внешних воздействий — света, электрического поля, температуры и давления, — в последнее время все чаще привлекает внимание исследователей. Основой таких высокотехнологичных веществ служат координационные или металлоорганические соединения. Те из них, в которых реализуются магнитные эффекты, связанные с изменением спинового состояния, очень перспективны при разработке систем хранения, обработки и передачи данных, а также в датчиках и электронных компонентах. Актуальность объясняется тем, что современные магнитные устройства памяти компьютеров близки к своему пределу. Так, плотность записи на них ограничена размером ансамбля — группы из миллионов атомов, которые хранят лишь один бит информации. В молекулярных магнитах потенциальным битом информации может быть одна молекула (ион металла в окружении органических соединений), что теоретически повысит плотность записи информации в тысячи и миллионы раз.

Ученые из ИОНХ РАН предложили поместить в окружение кобальта молекулу с длинным углеродным каркасом, подвижность которого способна привести к изменению структуры всей молекулы и ее магнитных свойств.

«Мы решили задачу синтеза и выделения монокристаллов нового вещества. Определяя его строение, мы обнаружили, что под действием температуры молекулярная структура соединения меняется, а кристалличность при этом сохраняется. Изменяя окружение иона кобальта, мы получили эффективный инструмент для контроля физических свойств материала», — пояснил Дмитрий Ямбулатов, старший научный сотрудник лаборатории химии координационных полиядерных соединений ИОНХ РАН.

Авторы исследования считают, что использование нежестких органических молекул при создании «переключаемых» материалов поможет в тонкой настройке их физических свойств.

«В будущем мы хотим расширить набор органических соединений и синтезировать комплексы кобальта с более длинными молекулами, а также подобрать такие заместители, которые бы привели к получению трехмерных координационных полимеров — это должно привести к большему количеству переключаемых физических эффектов. Сейчас наш полимер — это цепочки, состоящие из «хвоста» иона кобальта, которые сжимаются/разжимаются в одной оси. Если мы сможем сжимать/разжимать в дополнительных осях, то эффективность контроля увеличится», — поделился планами научного коллектива Дмитрий Ямбулатов.

Профили учёных из новости

Светогоров Роман
🤝
0000-0003-0360-1023
к.ф.-м.н.
НИЦ "Курчатовский институт"
122 публикации,  607 цитирований
h-index: 11
Области научных интересов
Кристаллография
рентгеновские структурные методы
Еременко Игорь
0000-0001-6861-1404
д.х.н., проф., ак. РАН
ИОНХ РАН
593 публикации,  5973 цитирования
h-index: 31
Области научных интересов
Coordination Chemistry
Lanthanides
Luminescence
Organometallic Chemistry
Supramolecular chemistry
magnetic materials
x-ray diffraction
Кискин Михаил
0000-0002-8782-1308
ИОНХ РАН
356 публикаций,  3311 цитирований
h-index: 24
Воронина Юлия
0000-0001-9222-5853
РЭУ им. Г. В. Плеханова, 
ИОНХ РАН
108 публикаций,  625 цитирований
h-index: 14
Ямбулатов Дмитрий
0000-0003-0320-7261
ИОНХ РАН
27 публикаций,  237 цитирований
h-index: 10
Николаевский Станислав
0000-0001-9525-9215
ИОНХ РАН
61 article,  625 цитирований
h-index: 16
Матюхина Анна
0000-0002-2831-6838
ИОНХ РАН
7 публикаций,  34 цитирования
h-index: 5
Вебер Сергей
0000-0002-5445-3713
21 article
h-index: 0
Ефимов Николай
0000-0003-4651-7948
52 публикации
h-index: 0
Головешкин Александр
🤝 🥼
0000-0003-4108-7117
к.х.н.
ИНЭОС РАН
125 публикаций,  1294 цитирования
h-index: 19
Области научных интересов
2D Materials
Квантовая химия
Кристаллография
Наноматериалы
Невалентные взаимодействия
Рентгеновская дифракция
Электрокатализ

Организации из новости