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21.11.2018

Auf dem Weg zu Molekularen Schaltern: Einem internationalen Team von Wissenschaftlern gelang die Synthese und umfassende experimentelle wie auch theoretische Charakterisierung eines bisher nur theoretisch vorhergesagten Moleküls, welches als „molekularer Schalter“ fungiert. Die Resultate weisen den Fortschritt auf dem Weg zu molekülbasierten magnetischen Speichermedien.

Auf dem Weg zu Molekularen Schaltern: Einem internationalen Team von Wissenschaftlern gelang die Synthese und umfassende experimentelle wie auch theoretische Charakterisierung eines bisher nur theoretisch vorhergesagten Moleküls, welches als „molekularer Schalter“ fungiert. Die Resultate weisen den Fortschritt auf dem Weg zu molekülbasierten magnetischen Speichermedien.

So genannten „Einzelmolekülmagnete“ werden aufgrund ihrer Fähigkeit, unter dem Einfluss eines externen Magnetfeldes zwischen zwei verschiedenen Quantenzuständen zu wechseln, intensiv erforscht. Damit könnten sie den Weg zur ultimativen Miniaturisierung von Speichermedien ebnen. Oberstes Ziel in diesem Forschungsfeld ist es, Moleküle zu gestalten, die bei Raumtemperatur schaltbar sind und die gespeicherten Informationen langfristig erhalten. In der Praxis führen jedoch Wechselwirkungen der Moleküle mit ihrer Umgebung zu einem "magnetischen Kurzschluss" und damit zu einem Verlust an magnetischer Information.

M. Atanasov und F. Neese von der Abteilung für Molekulare Theorie und Spektroskopie am MPI für Kohlenforschung gelang es in Zusammenarbeit mit mehreren Gruppen von synthetischen Chemikern (USA), Spektroskopikern (Deutschland) und Strukturchemikern (Dänemark), einen neuen linearen CoII-Bis-Alkylkomplex zu synthetisieren und theoretisch sowie spektroskopisch zu charakterisieren, der die magnetische Information länger als jedes andere bekannte System erhält. Dieses Molekül und seine einzigartigen Eigenschaften wurden bereits 2015 theoretisch mit Hilfe des am MPI für Kohlenforschung entwickelten ORCA-Quantenchemiepakets vorhergesagt. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Zeitschrift Science veröffentlicht: http://science.sciencemag.org/content/early/2018/11/14/science.aat7319

Abbildung:  (Left) Molecular structure of Co(C(SiMe2ONaph)3)2. Purple, gray, turquoise, red, and yellow spheres represent Co, C, Si, and O respectively. Hydrogen atoms have been omitted for clarity. (Right) Variable-field magnetization data show hysteresis behavior and hence prove that the system is magnetically switchable.