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Molekül verändert seine magnetischen Eigenschaften durch Licht

06.09.2019

Magnetisch schaltbare Materialien sind in der Computertechnik und bei der Speicherung von Daten von großer Bedeutung. Ein Team des Exzellenzclusters Ruhr Explores Solvation an der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat jetzt ein neuartiges Molekül namens 3-methoxy-9-fluorenylidene entwickelt und hergestellt. Das Besondere daran: Seine magnetischen Eigenschaften lassen sich durch verschiedenfarbiges Licht steuern. Das könnte sich die Computerindustrie zunutze machen.

Ihre Ergebnisse beschreiben die Forscherinnen und Forscher um Prof. Dr. Wolfram Sander vom Lehrstuhl für Organische Chemie II in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ vom 14. August 2019.

Vielfältiger Einsatz von magnetischen Materialien


Tobias Thomanek, Enrique Mendez Vega und Wolfram Sander (von links) haben ein neues organisches Molekül entwickelt.

© RUB, Marquard

Ohne Magnetismus geht in der Computertechnik nichts. So wird zum Beispiel der Informationsfluss vom Rechner zu magnetischen Speichermedien wie Festplatten durch Magnetismus gesteuert. Auch verwenden magnetische Speichervorrichtungen Lese-/Schreibköpfe in Form von Magneten, die die Magnetisierungsmuster auf der Festplatte erkennen, also lesen, oder ändern, also schreiben.

Die Methoxygruppe steuert die magnetischen Eigenschaften

Das von Wolfram Sander und seinem Team entwickelte organische Molekül 3-Methoxy-9-fluorenyliden basiert auf einem Gerüst aus Fluoren, an dem sich eine Methoxygruppe als molekularer Schalter befindet.

Die Forscherinnen und Forscher fanden heraus, dass die magnetischen Eigenschaften des Moleküls vom Zustand der Methoxygruppe abhängig sind. Diese ändert ihre Konformation, je nachdem, welches Licht auf sie trifft.

Blaues Licht schaltet die Methoxygruppe in die „up“-Konformation und bildet den diamagnetischen und weniger reaktiven Singulett-Zustand. Im Gegensatz dazu dreht grünes Licht die Methoxygruppe an dem Molekül nach unten, woraus sich der paramagnetische Triplett-Zustand ergibt, der eine höhere Reaktivität gegenüber molekularem Wasserstoff aufweist.

Interessant für Forschung und Industrie

Seine Eigenschaften machen 3-Methoxy-9-fluorenyliden für die Forschung sehr interessant. „Mithilfe dieser Atomverbindung können wir die Spinabhängigkeit von Reaktionen untersuchen. Auch bei der Entwicklung neuartiger schaltbarer magnetischer Materialien und chemischer Sensoren könnte sie eine Rolle spielen”, prognostiziert Sander.

Gegenüber herkömmlichen ferromagnetischen Materialien hat 3-Methoxy-9-fluorenyliden den Vorteil, dass der Magnetismus durch sichtbares Licht ein- und ausgeschaltet werden kann. Organische Magnete sind zudem nicht spröde wie herkömmliche Magnete, sondern flexibel und sie lassen sich wie Kunststoffe verarbeiten.

Der Haken an der Sache

Einen Nachteil hat das Molekül jedoch: Es ist nur bei extrem niedrigen Temperaturen stabil. „Daher arbeiten wir an magnetisch schaltbaren Materialien, die unter Umgebungsbedingungen eingesetzt werden können”, so Wolfram Sander.

Originalveröffentlichung

Iris Trosien, Enrique Mendez-Vega, Tobias Thomanek, Wolfram Sander: Conformational spin switching and spin‐selective hydrogenation of a magnetically bistable carbene, in: Angewandte Chemie, 2019, DOI: 10.1002/anie.201906579

Förderung

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft unterstützte die Arbeiten im Rahmen des Exzellenzclusters Resolv (EXC 2033, Projektnummer 390677874).

Pressekontakt

Prof. Dr. Wolfram Sander
Lehrstuhl für Organische Chemie II
Fakultät für Chemie und Biochemie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 24593
E-Mail: oc2@rub.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Wolfram Sander
Lehrstuhl für Organische Chemie II
Fakultät für Chemie und Biochemie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 24593
E-Mail: oc2@rub.de

Originalpublikation:

Iris Trosien, Enrique Mendez-Vega, Tobias Thomanek, Wolfram Sander: Conformational spin switching and spin‐selective hydrogenation of a magnetically bistable carbene, in: Angewandte Chemie, 2019, DOI: 10.1002/anie.201906579

Meike Drießen | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
https://news.rub.de/wissenschaft/2019-09-06-organische-chemie-molekuel-veraendert-seine-magnetischen-eigenschaften-durch-licht

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