Een droom van vele generaties onderzoekers is in vervulling gegaan door een ontdekking gedaan door wetenschappers van het Regional Center of Advanced Technologies and Materials (RCPTM) van de Palacky University in Olomouc. Door grafeen te gebruiken, een ultradunne vorm van koolstof, deze wetenschappers maakten de eerste niet-metalen magneet die zijn magnetische eigenschappen behoudt tot op kamertemperatuur. Daarbij, ze weerlegden het oude geloof dat alle materialen met magnetisme bij kamertemperatuur gebaseerd zijn op metalen of hun verbindingen. Chemisch gemodificeerd magnetisch grafeen heeft een breed scala aan potentiële toepassingen, met name op het gebied van biogeneeskunde en elektronica. Het werk van de Tsjechische wetenschappers is onlangs gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

"Voor meerdere jaren, we vermoedden dat het pad naar magnetische koolstof grafeen zou kunnen omvatten - een enkele tweedimensionale laag koolstofatomen. wonderbaarlijk, door het te behandelen met andere niet-metalen elementen zoals fluor, waterstof, en zuurstof, we waren in staat om een ​​nieuwe bron van magnetische momenten te creëren die zelfs bij kamertemperatuur met elkaar communiceren. Deze ontdekking wordt gezien als een enorme vooruitgang in de mogelijkheden van organische magneten, " zegt Radek Zbořil, een vooraanstaand auteur van het project en directeur van RCPTM.

Het idee en de studie kwamen uitsluitend voort uit het werk van de wetenschappers van Olomouc, die ook een theoretisch model ontwikkelde om de oorsprong van magnetisme in deze koolstofmaterialen te verklaren. "In metalen systemen, magnetische verschijnselen zijn het gevolg van het gedrag van elektronen in de atomaire structuur van metalen. In de organische magneten die we hebben ontwikkeld, de magnetische kenmerken komen voort uit het gedrag van niet-metallische chemische radicalen die vrije elektronen dragen, " zegt Michal Otyepka, een co-creator van het theoretische model wiens werk aan het project werd uitgevoerd in het kader van een prestigieuze subsidie ​​van de European Research Council (ERC). "Ik ben blij dat het allereerste werk aan de onderwerpen die door het ERC-project worden behandeld zulke belangrijke resultaten heeft opgeleverd, " hij voegt toe.

De weg van deze ontdekking naar praktische toepassingen kan relatief lang zijn. Echter, het scala aan gebruiksmogelijkheden is enorm. "Ik denk dat niet alleen ons team in Olomouc, maar ook de brede wetenschappelijke gemeenschap het enorme oppervlak van grafeen en het potentieel van het combineren van zijn unieke geleidbaarheid en elektronische eigenschappen met magnetisme zal willen exploiteren. Dergelijke magnetische op grafeen gebaseerde materialen hebben potentiële toepassingen in op het gebied van spintronica en elektronica, maar ook in de geneeskunde voor gerichte medicijnafgifte en voor het scheiden van moleculen met behulp van externe magnetische velden, " zegt Jiri Tucek, wiens werk zich richt op solid-state magnetisme. De Tsjechische wetenschappers werken al samen met collega's uit Japan en België om toepassingen van organische magneten te bekijken en nauwkeurige theoretische modellen te ontwikkelen die de unieke magnetische eigenschappen van deze nieuwe materialen beschrijven.

Naast magneten op basis van koolstof, het Olomouc-onderzoeksteam meldde onlangs de ontdekking van 's werelds kleinste metalen magneten, ook in Natuurcommunicatie . Volgens professor Zbořil, dit zal zeker niet de laatste bijdrage van het team zijn aan onderzoek naar magnetisme. "We hebben verschillende belangrijke stappen gezet in de richting van de ontwikkeling van de eerste magnetische moleculen waarvan het magnetisme bij kamertemperatuur kan worden gemanipuleerd. Recente experimenten in onze laboratoria hebben duidelijk de mogelijkheid bevestigd om dergelijke moleculen te maken, en we werken momenteel samen met de groep van professor Pavel Hobza om gedetailleerde theoretische verklaringen te ontwikkelen voor het unieke gedrag van deze moleculaire magneten. ik doel te zijn, voor de derde keer, sneller dan concurrerende onderzoeksteams over de hele wereld, vooral gezien de potentieel immense impact van organische magnetische materialen op gebieden zoals moleculaire elektronica en detectie, " zegt Zbořil.