Harter Einzelmolekülmagnet

Harter Einzelmolekülmagnet
(c) Wiley-VCH

Vierkerniger Metallkomplex aus den seltenen Erden mit Riesen-Spin.

Magnete, die nur aus einem einzigen Molekül bestehen, sind besonders für die Speicherelektronik interessant. Wissenschaftler:innen haben nun ein neues molekulares System entworfen, das sich durch eine besondere magnetischer Härte auszeichnet. Metalle aus der Reihe der seltenen Erden und eine ungewöhnliche stickstoffhaltige molekulare Brücke sind die Zutaten, heißt es in einer Studie in der Zeitschrift Angewandte Chemie.

Ein Bit auf jedem Molekül könnte die Informationsdichte in Computern um das Vieltausendfache steigern. Ob ein Molekül zum magnetischen Speicher werden kann, hängt von der Magnetisierbarkeit der Elektronen und dem Widerstand gegen Entmagnetisierung, die magnetische Härte, ab. Physiker:innen und Chemiker:innen konstruieren solche molekularen Magnete aus Metallionen, die über molekulare Brücken magnetisch miteinander koppeln.

Koppelnde Brücken müssen allerdings verschiedene Voraussetzungen erfüllen. Eine radikalische Distickstoffbrücke – zwei Stickstoffatome mit zusätzlichem Elektron, was den Distickstoff zum Radikal macht – brachte zwar für Metallionen aus der Reihe der seltenen Erden hervorragende Ergebnisse, aber sie sei schwierig zu kontrollieren und biete keinen Raum für Modifikationen, schreiben Muralee Murugesu von der Universität Ottawa in Kanada und sein Team in ihrer Studie. Um mehr Gestaltungsfreiheit zu haben, vergrößerten sie die Brücke durch einen „doppelten Distickstoff“. Der hierfür noch unerforschte Tetrazin-Ligand enthält vier, anstelle von zwei Stickstoffatomen.

Für die Synthese des molekularen Magneten brachten sie den neuen Tetrazin-Liganden mit Ionen von Seltenerdmetallen – Dysprosium und Gadolinium – zusammen und versetzten die Lösung mit einem starken Reduktionsmittel, um die radikalischen Tetrazin-Brücken zu formen. Sie gewannen den neuen Magneten in Form von dunkelroten prismatischen Kristallen.

Die molekulare Einheit in diesem Kristall beschrieben die Forscher:innen als einen vierkernigen Komplex, bei dem vier ligandengestützte Metallionen über vier Tetrazinylradikalen miteinander verbrückt waren. Seine wichtigste Eigenschaft war jedoch seine außergewöhnliche magnetische Härte oder Koerzitivität – das heißt, der Komplex bildete einen beständigen Einzelmolekülmagneten, der besonders schwer zu entmagnetisieren war.

Diese hohe Koerzivität wird durch die gute Kopplung über die radikalische Tetrazin-Einheit ermöglicht, schreiben die Wissenschaftler:innen. Die vier Metallzentren koppelten miteinander zu einer molekularen Einheit mit Riesen-Spin. Nur bei dem Vorgängermodell mit der Distickstoffbrücke sei diese Kopplung noch ausgeprägter. Allerdings sei die Brücke über das Tetrazin-Radikal vielseitiger und das Molekül insgesamt stabiler.

Auch andere mehrkernige Komplexe könnten auf diese Art mit Riesen-Spin aufgebaut werden, schreiben die Autor:innen. Das biete viel mehr Möglichkeiten, um leistungsfähige Einzelmolekülmagnete zu entwickeln.

Angewandte Chemie: Presseinfo 33/2021

Autor/-in: Muralee Murugesu, University of Ottawa (Canada), https://science.uottawa.ca/chemistry/people/murugesu-muralee

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.
Die „Angewandte Chemie“ ist eine Publikation der GDCh.

Originalpublikation:

https://doi.org/10.1002/ange.202110813

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Media Contact

Maren Mielck Abteilung Öffentlichkeitsarbeit
Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Wie schnell erholt sich das Klima?

Untersuchungen der JGU zeigen: Nach einer Klimaerwärmung von fünf bis acht Grad Celsius vor 56 Millionen Jahren brauchte das Klima 20.000 bis 50.000 Jahre, um sich zu stabilisieren. Der Klimawandel…

Neuer Sensor detektiert geringe Luftfeuchtigkeit

Genauer geht‘s nicht! Die Luftfeuchtigkeit zu messen ist in vielen Bereichen wichtig. Herkömmliche Sensoren in Hygrometern schaffen es bislang jedoch nicht, einen sehr niedrigen Wasserdampfgehalt zu bestimmen. Physiker:innen der Universität…

Neuer Rollstuhlantrieb, neue Lebensqualität

Der von TU Wien und Schüler_innenteams entwickelte Rollstuhl „K.U.R.T.“ zeichnet sich durch seinen innovativen Handkurbelantrieb aus. So ist K.U.R.T. ergonomisch, gelenkschonend und alltagstauglich. K.U.R.T. ist hilfsbereit. Er unterstützt seine Benützer_innen…

Partner & Förderer