Hokkaido -universitetets forskare har lyckats utveckla ett nickelkomplex som ändrar färg och magnetism när de utsätts för metanolånga. Det nya materialet kan eventuellt användas inte bara som en kemisk sensor, men också med framtida skrivbara minnesenheter.

Fenomenet färgförändringar i ett ämne, utlöses av flyktiga ångor från organiska föreningar eller oorganisk gas, kallas vapokromism. Sedan upptäckten i slutet av förra seklet, forskare har fokuserat sin forskning på att utveckla sensoriska material som synligt kan visa förekomsten av skadliga organiska lösningsmedel. Vidare, forskning om material som synkroniserar färg och andra egendomsförändringar, som magnetism, kan leda till bredare tillämpningar.

Forskargruppen som leds av Masako Kato vid Hokkaido University fokuserade på att utveckla material som samtidigt ändrar färg och magnetism när de utsätts för ångor. Hittills, vissa järnkomplex var kända för att byta magnetism mellan "paramagnetism" och "diamagnetism" vid rumstemperatur, men faller vanligtvis i stabila tillstånd när temperaturen är lägre.

Det var därför viktigt att utveckla material som kan förändra magnetism under ett bredare temperaturintervall. Teamet fokuserade på ett nickel (II) -kinonoidkomplex. "När komplexet förändrar magnetism när dess koordinationsstruktur förändras, vi antog att om lösningsmedelsångor kunde binda till nickeljoner direkt, komplexet skulle samtidigt ändra färger och magnetism, "säger Masako Kato.

Enligt deras forskning, ett nickel (II) -kinonoidkomplex placerades i en metanolångmiljö med hög densitet. När metanolmolekylerna har bundits till komplexet, koordineringsstrukturen transformerades följt av en färgändring från djuplila till orange. Vid exponering för ångor såsom etanol och kloroform, metanolmolekyler som lossnar från komplexet, vänder sin färg till djuplila.

I samarbete med Noriaki Matsunaga vid Hokkaido University, de fann att färgförändringarna inträffade tillsammans med förändringar i magnetism. När metanolmolekyler avlägsnades från komplexet, det bytte från paramagnetism till diamagnetism, och båda tillstånden kunde bibehållas under ett brett temperaturintervall.

"Denna forskning markerar första gången som ångmolekyler framgångsrikt har förändrat magnetiska tillstånd för nickelkomplex, "säger Kato." Eftersom nickelkomplexet reagerar differentiellt på etanol och metanol, den kan användas i framtiden som ett sensormaterial selektivt för metanol. Vi förväntar oss att ytterligare tillämpningar av denna metod kan leda till nya material som kan registrera och radera data med ånga. "