En dröm för många generationer av forskare har uppfyllts av en upptäckt gjord av forskare vid Regional Center of Advanced Technologies and Materials (RCPTM) vid Palacky University i Olomouc. Genom att använda grafen, en ultratunn form av kol, dessa forskare förberedde den första icke-metalliska magneten som behåller sina magnetiska egenskaper upp till rumstemperatur. Genom att göra så, de motbevisade den gamla tron ​​att alla material med rumstemperaturmagnetism är baserade på metaller eller deras föreningar. Kemiskt modifierad magnetisk grafen har ett stort utbud av potentiella tillämpningar, särskilt inom biomedicin och elektronik. De tjeckiska forskarnas arbete har nyligen publicerats i Naturkommunikation .

"För några år, vi har misstänkt att vägen till magnetiskt kol kan innefatta grafen - ett enda tvådimensionellt lager av kolatomer. Otroligt, genom att behandla det med andra icke-metalliska element som fluor, väte, och syre, vi kunde skapa en ny källa till magnetiska ögonblick som kommunicerar med varandra även vid rumstemperatur. Denna upptäckt ses som ett stort framsteg när det gäller möjligheterna hos organiska magneter, "säger Radek Zbořil, en ledande författare till projektet och direktör för RCPTM.

Idén och studien kom enbart från Olomouc -forskarnas arbete, som också utvecklat en teoretisk modell för att förklara magnetismens ursprung i dessa kolmaterial. "I metalliska system, magnetiska fenomen beror på elektronernas beteende i metallernas atomstruktur. I de organiska magneter som vi har utvecklat, de magnetiska egenskaperna kommer från beteendet hos icke-metalliska kemiska radikaler som bär fria elektroner, "säger Michal Otyepka, en medskapare av den teoretiska modellen vars arbete med projektet genomfördes inom ramen för ett prestigefyllt European Research Council (ERC) -bidrag. "Jag är glad att det allra första arbetet med de ämnen som behandlas av ERC -projektet har gett så viktiga resultat, " han lägger till.

Vägen från denna upptäckt till praktiska tillämpningar kan vara relativt lång. Dock, utbudet av potentiella användningsområden är enormt. "Jag tror att inte bara vårt team i Olomouc utan också det breda vetenskapliga samhället kommer att vilja utnyttja den enorma ytan av grafen och potentialen att kombinera dess unika konduktivitet och elektroniska egenskaper med magnetism. Sådana magnetiska grafenbaserade material har potentiella tillämpningar i inom spintronik och elektronik, men också inom medicin för riktad läkemedelsleverans och för separering av molekyler med externa magnetfält, "säger Jiri Tucek, vars arbete fokuserar på solidism magnetism. De tjeckiska forskarna samarbetar redan med kollegor från Japan och Belgien för att titta på tillämpningar av organiska magneter och för att utveckla exakta teoretiska modeller som beskriver de nya magnetiska egenskaperna hos dessa nya material.

Förutom kolbaserade magneter, Olomouc -forskargruppen rapporterade nyligen upptäckten av världens minsta metallmagneter, Också i Naturkommunikation . Enligt professor Zbořil, detta kommer säkert inte att vara teamets sista bidrag till forskning om magnetism. "Vi har tagit flera viktiga steg för att utveckla de första magnetmolekylerna vars magnetism kan manipuleras vid rumstemperatur. De senaste experimenten i våra laboratorier har tydligt bekräftat möjligheten att skapa sådana molekyler, och vi samarbetar för närvarande med gruppen av professor Pavel Hobza för att utveckla detaljerade teoretiska förklaringar till det unika beteendet hos dessa molekylära magneter. Jag siktar på att vara, för tredje gången, snabbare än konkurrerande forskningsteam runt om i världen, särskilt med tanke på den potentiellt enorma påverkan av organiska magnetiska material i fält som molekylär elektronik och avkänning, säger Zbořil.