Wetenschappers van de Universiteit van Lissabon (Portugal) en de Universiteit van Stuttgart (Duitsland) zijn erin geslaagd een reeks kobaltmoleculen die de eigenschappen van moleculaire magneten vertonen, te synthetiseren en uitgebreid te karakteriseren, een bemoedigend resultaat voor de toekomst van quantum-scale computing.

De huidige vraag naar de uitwisseling en manipulatie van gegevens door middel van informatietechnologieën, veroorzaakt door de massificatie van elektronische apparaten, heeft wetenschappers ertoe aangezet om na te denken over efficiëntere berekeningsmethoden. Het opslaan van informatie in binaire systemen werkt door te schakelen tussen twee stabiele toestanden onder omgevingsomstandigheden, door een stimulus toe te passen. Een nieuw model van spin-elektronica (spintronica), gebaseerd op de oriëntatie van elektronenspins om binaire informatie op te slaan, zorgt voor niet-vluchtig geheugen, hogere verwerkingssnelheden, lager energieverbruik en lagere integratiedichtheden.

Het onderzoeksteam heeft een reeks kobaltmoleculen bestudeerd die kunnen schakelen tussen twee magnetische toestanden, zij het bij lage temperaturen. Deze moleculen die magnetische bistabiliteit vertonen, worden moleculaire magneten genoemd, en karakteriseringstechnieken zoals elektronische paramagnetische resonantie met een hoog veld maken het mogelijk de responsmogelijkheden die deze materialen vertonen in het aangezicht van magnetische velden te evalueren.

Gebaseerd op eerder werk van het onderzoeksteam over kobaltcomplexen gepubliceerd in Polyhedron , die tot nu toe onontgonnen was voor deze toepassing, werden computationele studies op atomistische modellen uitgevoerd om de fysieke oorsprong van hun eigenschappen te achterhalen en een reden op te leveren om hun prestaties te optimaliseren. De nu gepubliceerde resultaten maken gebruik van karakteriseringstechnieken, zoals elektronische paramagnetische resonantie met een hoog veld, die de evaluatie mogelijk maken van de responsmogelijkheden die deze materialen vertonen in het aangezicht van magnetische velden.

Nuno Bandeira, lid van het onderzoeksteam en onderzoeker aan de Faculteit Wetenschappen van de Universiteit van Lissabon (Portugal), zegt dat "er momenteel twee 'gevechtsfronten' zijn met betrekking tot onderzoek naar magneten met één molecuul:een van hen doet onderzoek met lanthanide En inderdaad, men kan er gigantische magnetisatie-omkeringsbarrières uit halen. Maar lanthaniden zijn duur om te produceren. Het andere onderzoeksfront behandelt overgangsmetalen van de eerste rij die goedkoper te verkrijgen zijn, maar de magnetisatiebarrières zijn veel kleiner, wat betekent dat ze alleen kunnen functioneren bij zeer lage temperaturen. Idealiter zou men willen proberen een magneet met één molecuul te verkrijgen die bij kamertemperatuur werkt."

De nu gepubliceerde output is bemoedigend:"Deze resultaten wijzen de weg naar de verbetering en het ontwerp van nieuwe soorten liganden, voor beter presterende moleculaire magneten met steeds hogere temperaturen. Al met al vormen deze resultaten een mijlpaal in de evolutie van onze kennis en in de zoeken naar betere materialen voor toepassing in spintronica en quantum-scale computing", voegt Bandeira toe.

Het onderzoek is gepubliceerd in Inorganic Chemistry Frontiers . + Verder verkennen

Uniek kwantummateriaal kan ultrakrachtige, compacte computers mogelijk maken