|
Исследователи создали магнит из одной молекулы
|
|
|
|
Иногда для создания совершенно нового типа коробки требуется нестандартное мышление, и именно это спартанские химики использовали для создания восьмиатомного магнитного куба. Эта крошечная коробка лежит в основе новой магнитной молекулы, которая может привести в действие будущие технологии хранения данных, квантовых вычислений и многого другого. «Вначале наш подход казался действительно дикой идеей», — сказал Селван Демир, доцент кафедры химии Колледжа естественных наук. «Но, оказывается, это работает». Демир и ее команда опубликовали свою работу в журнале Chem, который опубликовал исследование на обложке номера от 10 марта. Частью того, что сделало идею исследователей настолько дикой, был их выбор работать с исходными ингредиентами, которые, как известно, привередливы в химическом сообществе.
|
|
|
|
Один из ингредиентов представляет собой группу элементов, называемых лантанидами, которые занимают особый ряд в нижней части периодической таблицы элементов. Другим элементом является металлический элемент висмут, которому обычно не уделяется слишком много внимания (хотя некоторые могут узнать его по роли в ярко-розовых антацидах, таких как пепто-бисмол). «Если бы вы спросили меня, когда я поступил в МГУ: «Вы будете заниматься химией висмута?», я бы, наверное, ответил: «Нет. Зачем мне это делать?», — сказал Демир. «Химия висмута обычно считается скучной. Но оказывается, что висмут удивительно богато сочетается с другими элементами». Найдя способ соединить висмут с лантанидным элементом, особенно с тербием или диспрозием, они создали молекулу с постоянными магнитными свойствами. Это тот же магнетизм, что и в стержневых магнитах и жестких дисках, но в гораздо меньших масштабах.
|
|
|
Небольшой масштаб молекулярных магнитов предлагает технологические возможности, такие как увеличение емкости магнитных жестких дисков. Также появляются новые приложения, в которых обычные магниты могут быть просто слишком большими, например, в процессорах для квантовых компьютеров. Первый мономолекулярный магнит был обнаружен около 30 лет назад, и с тех пор исследователи ищут новые разновидности с различными физическими и химическими свойствами. Они также работали над разработкой более творческих химических подходов к созданию магнитов. Здесь выделяется работа группы Демир. Зе-Ю Руан и Минг-Лян Тонг, химики из Университета Сунь Ятсена в Китае, которые не участвовали в исследовании, описали проект как «беспрецедентный» и «впечатляющий» в предварительной статье для журнала Chem.
|
|
|
|
«Вероятно, это было самое сложное, что я сделал со своей командой», — сказал Демир. «Результат сначала был неожиданным, но после его обнаружения мы оптимизировали синтез, чтобы получить соединение для анализа. Вероятно, нам пришлось провести 100 реакций, чтобы найти наилучшие условия для его получения». Однако сама молекула выглядит просто, несмотря на сложность процесса, необходимого для ее создания. Верх и низ молекулы закрыты кольцами из атомов углерода и водорода. Каждое кольцо связано с лантанидом, который образует куб с атомами висмута. «Металлические лантаниды как бы сидят на троне, который выглядит как структура «кресла» циклогексана, особый структурный мотив, знакомый в органической химии», — сказал Демир. «Это очень стабильно».
|
|
|
|
Эта стабильность здесь пригодится, потому что природа обычно не любит делать кубики. Несмотря на сложность процесса, чувствительность используемых ингредиентов и трудности его структурных и физических характеристик, спартанским ученым удалось открыть совершенно новый тип одномолекулярного магнита. «Мы первые в мире, кто сделал это. Я думаю, это круто», — сказал Демир. «Не каждый день удается найти новый путь к чему-то. Но работа в такой неизведанной области с высоким риском заставляет нас возвращаться в лабораторию каждый день».
|
|
|
|
Источник
|
