Hur skulle du vilja lagra alla filmer som någonsin gjorts på en enhet i storlek på en I-telefon?

Magneter gjorda av bara några metalliska atomer skulle kunna göra det möjligt att bygga radikalt mindre lagringsenheter och har också nyligen föreslagits som komponenter för spintronics -enheter. Det finns bara ett hinder på vägen. Magneter i nanostorlek har bara setts fungera vid temperaturer några hårstrån över absolut noll.

Nu har en kemistudent vid Köpenhamns universitet visat att molekylära magneter som använder metaller rutenium och osmium behåller sina magnetiska egenskaper vid högre temperaturer. Mest troligt på grund av den större spin-omloppskopplingen och mer diffusa elektronmoln som finns i dessa tyngre grundämnen. Några av hans fynd har nyligen publicerats i Kemi – En europeisk tidskrift .

Kasper Steen Pedersen studerar till en magisterexamen vid Köpenhamns universitet. Liksom många andra inom sitt utvalda område av molekylär magnetism hade han arbetat med magneter baserade på 3d -metalljoner från järn. Detta verkar vara ett självklart val när man arbetar med vanliga magneter som vanligtvis består av ungefär en biljon atomer. Enkelmolekylmagneter är isolerade molekyler som beter sig som riktiga magneter men de uppvisar inte en tredimensionell ordningsföljd som är karakteristisk för en magnet. Även om det är intressant ur ett grundforskningsperspektiv, behovet av mycket låga temperaturer gör de små magneterna värdelösa för praktiska tillämpningar. Så Pedersen ville se om en annan tackning var möjlig.

"När du tittar på grundämnenas periodiska system verkar lösningen uppenbar. Ruthenium och osmium är i samma grupp i det periodiska systemet som järn, så det borde vara möjligt att skapa magneter av dessa ämnen också genom att använda vår kunskap om molekylära magneter baserade på järn, säger Pedersen.

Det visade sig att den kemiska syntesen som behövs för att bygga molekylära magneter av ämnena var relativt enkel. Men de uppmätta egenskaperna var överraskande.

"De kemiska egenskaperna är desamma för dessa metaller som för järn. Men de fysikaliska egenskaperna hos de nya magneterna visade sig vara mycket annorlunda än de som är gjorda av järn. I grund och botten, magnetismen uppstår från elektronspinnet men också från elektronens rörelse runt kärnan. Det senare bidraget, som är mycket stor för rutenium, osmium och andra tunga grundämnen, har i stort sett ignorerats av det vetenskapliga samfundet men vi har nu visat, experimentellt, det är en mycket uttalad effekt. Och det här är helt nytt och spännande", förklarar Kasper Steen Pedersen.

Genom att använda de okonventionella metallerna för sina magneter kunde Pedersen bara höja den kritiska temperaturen med bara några få Kelvin. Dock, det spännande resultatet att elektronrörelse spelar en stor roll för de magnetiska egenskaperna banar väg för nya syntetiska tillvägagångssätt för molekylära nanomagneter med aldrig tidigare skådade höga kritiska temperaturer.

"Du kommer inte att få mig att kalla detta ett genombrott. Men det är ett anmärkningsvärt resultat för fältet", avslutar Kasper Steen Pedersen.