Moleküler Mıknatıslarda Yeni İlerlemeler
Fotoğraf: Moleküler mıknatıslar (P. S. Ferreira)
Lizbon Üniversitesi (Portekiz) ve Stuttgart Üniversitesi’nden (Almanya) bilim insanları, kuantum ölçekli hesaplamanın geleceği için ümit verici bir sonuç olan moleküler mıknatısların özelliklerini sergileyen bir dizi kobalt molekülünü sentezlemeyi ve kapsamlı bir şekilde karakterize etmeyi başardılar.
Elektronik cihazların kitleselleşmesinin neden olduğu bilgi teknolojileri aracılığıyla veri alışverişi ve yönetimine yönelik mevcut talep, bilim insanlarının daha verimli hesaplama yöntemleri hakkında derince düşünmelerine neden olmuştur. İkili sistemlerde bilgi depolamak, atmosfer koşulları altında iki kararlı durum arasında geçiş yaparak, bir uyaran uygulayarak çalışır. İkili bilgiyi depolamak için elektron spinlerinin oryantasyonuna dayanan yeni bir spin elektroniği modeli (spintronics), kalıcı bellek, artan işlem hızları, daha düşük enerji tüketimi ve daha düşük entegrasyon yoğunlukları sağlar.
Araştırma ekibi, düşük sıcaklıklarda bile iki manyetik hâl arasında geçiş yapabilen bir dizi kobalt molekülü üzerinde çalıştı. Manyetik bi-stabilite (iki yönlülük) sergileyen bu moleküllere moleküler mıknatıslar denir ve yüksek alan elektronik paramanyetik rezonans (EPR) gibi karakterizasyon teknikleri, bu malzemelerin manyetik alanlar karşısında sergiledikleri tepki yeteneklerinin değerlendirilmesine olanak sağlar.
Bu uygulama için, Polyhedron‘da yayınlanan araştırma ekibi tarafından yapılan şimdiye kadar keşfedilmemiş kobalt kompleksleri üzerine olan önceki çalışmalara dayanarak, özelliklerinin fiziksel kökenini bulmak ve performanslarını optimize etmeye mantıklı bir açıklama getirmek için atomistik modeller üzerinde hesaplamalı çalışmalar yapılmıştır. Şimdi yayınlanan sonuçlar, bu malzemelerin manyetik alanlar karşısında sergilediği tepki yeteneklerinin değerlendirilmesine izin veren yüksek alanlı elektronik paramanyetik rezonans gibi karakterizasyon tekniklerini benimsemektedir.
Araştırma ekibinin üyesi ve Lizbon Üniversitesi (Portekiz) Fen Fakültesi araştırmacısı Nuno Bandeira, “Şu anda tek moleküllü mıknatısların araştırılmasıyla ilgili olarak iki ‘cephe’ var: bunlardan biri lantanit kompleksleri ile yapılan araştırmaları ele alıyor. Ve aslında, onlardan mıknatıslanma için devasa tersine çevirme bariyerleri elde edilebilir. Ancak lantanitlerin üretilmesi maliyetlidir. Diğer araştırma cephesi, elde edilmesi daha ucuz olan birinci sıra geçiş metallerini ele alıyor, ancak onlardan elde edilen mıknatıslanma bariyerleri çok daha küçük, bu da sadece çok düşük sıcaklıklarda yeterli düzeyde çalışabilecekleri anlamına geliyor. Standart nitelik doğrultusunda, oda sıcaklığında çalışan tek bir moleküllü mıknatıs elde etmeye çalışmak istersiniz. ”
Şimdi yayınlanan sonuç cesaret verici: “Bu sonuçlar, giderek daha yüksek sıcaklıklara sahip moleküler mıknatısların daha iyi performans göstermesi için yeni ligand türlerinin geliştirilmesine ve tasarlanmasına giden yolu işaret ediyor. Tüm yönleriyle, bu sonuçlar bilgimizin evriminde ve spintronik ve kuantum ölçekli bilgi işlemedeki uygulama için daha iyi malzemeler arayışında bir kilometre taşını temsil ediyor “diye ekliyor Bandeira.
Kaynak: phys.org
