Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) в рамках международного сотрудничества разработали технологию для создания кристаллов из исключительно органических веществ, увеличив их магнитные характеристики почти в 100 раз.
Данное исследование окажет содействие в повышении эффективности органических магнитов при изготовлении сенсорных устройств. Молекулярный магнетизм представляет собой активно развивающуюся область на пересечении физики и химии, сосредоточенную на создании молекул с предсказуемыми и настраиваемыми магнитными характеристиками. Носителями магнитного момента являются локализованные на молекулах неспаренные электроны, взаимодействие между которыми сложно контролировать из-за непредсказуемости пространственного расположения молекул в твердой фазе. В этом случае используется лишь один вид связи, что затрудняет контроль свойств материала.
«Суть нашей технологии заключается в применении линейного акцептора невалентных взаимодействий — 1,4-диазабициклооктана (DABCO), обладающего двумя симметричными сайтами связывания. Благодаря удачной геометрии молекулы DABCO и спин-меченым молекулам-донорам формируются линейные ансамбли, организованные галогенной и водородной связями. Такой подход способствует сближению неспаренных электронов между супрамолекулярными цепями, что увеличивает силу обменного взаимодействия. Новая технология обеспечивает более предсказуемые и настраиваемые результаты по сравнению с методами, основанными на использовании только одного типа связи», — отметил один из авторов исследования, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Петунин.
В результате были синтезированы три кристаллических материала с различной выраженностью магнитных свойств. В некоторых случаях магнитный обмен в материалах усилился почти на два порядка по сравнению с изолированными радикалами. В будущем такой подход может стать основой для создания различных мультифункциональных материалов и устройств. Например, технология позволит разрабатывать сенсорные устройства нового поколения и устройства с высокой плотностью записи информации.
В исследовании участвовали ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха, Международного томографического центра СО РАН, Санкт-Петербургского государственного университета, Института химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН, Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН, Университета Балеарских островов (Испания) и Миланского технического университета (Италия). Исследование поддержано Российским научным фондом и Минобрнауки России. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Crystal Growth & Design. (Q1, IF: 3,4).
Фото: hi-tech.mail.ru