Поделиться
В России создан молекулярный магнит, который поможет разрабатывать память нового поколения
Российские ученые синтезировали комплекс на основе меди и органической молекулы спиропирана, который, с одной стороны, демонстрирует переключение и изменение свойств под действием света, а с другой — проявляет свойства молекулярного магнита при температурах от -273 до -267°C. При таком охлаждении соединение некоторое время сохраняет намагниченность даже при выключении внешнего магнитного поля, благодаря чему его потенциально можно будет использовать при создании оптических сенсоров и управляемых светом электронных устройств.
Создание молекулярного магнита
Российские ученые создали светоуправляемый материал для хранения информации, пишет «Коммерсант». Управляемый светом молекулярный магнит поможет разрабатывать устройства памяти нового поколения.
Ученые разработали комплекс на основе меди и спиропирана, который под воздействием света изменяет свои свойства, а при температурах от -273 до -267°C проявляет характеристики молекулярного магнита. При таком охлаждении соединение сохраняет намагниченность даже после отключения внешнего магнитного поля, что открывает перспективы для создания оптических сенсоров и светоуправляемых электронных устройств. Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликовано в журнале Dalton Transactions в августе 2025 г.
«Разработанные нами материалы могут лечь в основу запоминающих устройств с высокой плотностью хранения данных, управляемых светом. Свет обеспечивает более быструю передачу сигналов по сравнению с электрическим током, что делает возможным значительное ускорение процессов обработки информации», — сказал доктор химических наук, заведующий лабораторией перспективных полифункциональных материалов Федерального исследовательского центра (ФИЦ) проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук (РАН) Дмитрий Конарев.
В электронике востребованы материалы, свойства которых, такие как магнитные или оптические, можно быстро и точно контролировать. Среди них в 2025 г. выделяются фотохромные молекулы спиропиранов — органические соединения, меняющие структуру и оптические характеристики под воздействием света. В темноте или под видимым светом они бесцветны, а при ультрафиолетовом облучении (например, с длиной волны 366 нанометров (нм)) становятся темно-фиолетовыми. Это связано с изменением геометрии молекулы: в замкнутой форме она бесцветна, а в открытой, вытянутой форме приобретает цвет. Добавление металлов в молекулы спиропиранов придает им магнитные свойства, что делает их перспективными для создания светоуправляемых электронных устройств, таких как сенсоры и устройства памяти. Поскольку таких комплексов известно немного, ученые активно ищут новые многообещающие соединения.
Ученые из ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН совместно с коллегами создали комплекс, в котором молекула спиропирана связана с ионом меди. Для этого в органическом растворителе смешали соединение меди и спиропиран, перемешивали смесь сутки, а затем добавили гексан. В результате на стенках пробирки образовались кристаллы целевого соединения.
Опыты с материалом
Исследователи изучали магнитные свойства кристаллов в диапазоне температур от -272,5°C до 27°C. Образцы помещали во внешнее магнитное поле, дополнительно воздействуя на них переменным магнитным полем, которое включали и выключали с разной частотой. В интервале от -271°C до -267°C комплекс демонстрировал медленную магнитную релаксацию, сохраняя намагниченность в течение нескольких миллисекунд после отключения внешнего поля, что характерно для мономолекулярного магнита. Такое поведение оказалось неожиданным для медьсодержащего комплекса, так как ученые создали уникальное окружение атома меди, отличающееся от типичных медьсодержащих соединений, которые не проявляют подобных магнитных свойств в исследованном температурном диапазоне.
Комплекс сохранил светочувствительность, свойственную спиропиранам, что позволяет потенциально использовать свет для управления его магнитными свойствами.
Магнитные соединения
Со слов ведущего научного сотрудника лаборатории перспективных полифункциональных материалов ФИЦ проблем химической физики (ПХФ) и медицинской химии (МХ) РАН Максима Фараонова, ранее мы создали светоуправляемые магнитные соединения на основе спиропиранов с диспрозием и тербием. В новой работе мы получили комплекс с медью — более доступным и дешевым металлом, для которого наблюдалась квантовая когеренция, при которой атомы находятся в суперпозиции состояний и сохраняют связь на расстоянии. Это делает медьсодержащие комплексы перспективными для квантовых технологий. Он добавил, что в будущем мы планируем переключать синтезированный комплекс между открытой и закрытой формами в твердом состоянии и изучить, как это влияет на магнитные свойства иона меди.
Научный состав
В исследовании принимали участие сотрудники Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН (Москва), Международного томографического центра сибирского отделения (СО) РАН (Новосибирск) и Киотского университета (Япония).
Короткая ссылка
