연구원은 한 분자로 만든 자석을 만듭니다.


研究者は1つの分子でできた磁石を作成します

그래픽 추상. 크레딧: 화학 (2021). DOI: 10.1016/j.chempr.2021.11.007

완전히 새로운 유형의 상자를 만들려면 상자 밖에서 생각해야 할 수도 있습니다. 이것은 스파르타 화학자가 8 원자의 자기 입방체를 만드는 데 사용한 것과 완전히 동일합니다.

이 작은 상자는 데이터 저장 및 양자 컴퓨팅과 같은 미래의 기술에 전력을 공급할 수 있는 새로운 자성 분자의 중심에 있습니다.

“처음, 우리의 접근법은 정말 야생적인 아이디어처럼 보였다”고 자연 과학 대학의 화학 조교수인 세르반데미르는 말했다. “그러나 그것은 잘 작동하는 것으로 나타났습니다.”

데미르와 그녀의 팀은 그들의 일을 저널에 발표했다. 화학3월 10일호 표지 연구를 특집했다.

연구자의 아이디어를 매우 야생화 한 이유 중 일부는 화학계에서 악명 높은 성가신 출발 성분을 사용하는 그들의 선택이었다.

하나의 성분은 란타니드라고 불리는 원소의 그룹이며, 원소의 주기율표의 하단을 향해 특별한 열을 차지한다. 다른 하나는 금속 원소의 비스무트이며 일반적으로별로 주목받지 않습니다 (그러나 펩토 비스무트와 같은 밝은 분홍색 제산제의 역할에서 인식 될 수 있음).

“내가 MSU를 시작했을 때 “비스무트 화학을 해주지 않겠습니까?”라고 물으면, 아마 “아니요. 왜 나는 그것을 할 것인가?”라고 데미르는 말했다. 그러나 비스무트는 놀라울 정도로 풍부한 방식으로 다른 요소와 결합되는 것으로 나타났습니다. “

비스무트를 란타나이드 원소(특히 테르븀 또는 디스프로슘)와 결합하는 방법을 찾아내면서 영구적인 자기적 특성을 가진 분자를 만들었습니다. 이것은 막대 자석이나 하드 디스크 드라이브에서 볼 수있는 자기와 동일하지만 규모는 훨씬 작습니다.

분자 자석의 소규모는 자기 하드 드라이브의 저장 용량 개선과 같은 기술적 기회를 제공합니다. 양자 컴퓨터 프로세서처럼 기존 자석이 너무 커서 기여할 수 없는 새로운 응용 프로그램도 있습니다.

최초의 단일 분자 자석은 약 30년 전에 발견되었으며, 이후 연구자들은 다양한 물리적 및 화학적 속성을 가진 새로운 품종을 찾고 있습니다. 그들은 또한 자석을 만들기 위한 더 창조적인 화학적 접근법을 개발하기 위해 노력해 왔습니다. 여기에서는 데미르 그룹의 일이 두드러집니다.

연구에 관여하지 않은 중국 중산 대학의 화학자인 Ze-YuRuan과 Ming-LiangTong은 저널 프리뷰 기사에서 이 프로젝트를 ‘전례 없는’, ‘인상적’이라고 설명했다. 화학.

“이것은 아마 내가 팀에서 만든 가장 어려운 일이었다”고 데미르는 말했다.

“결과는 처음에는 예상치 못했지만, 이를 발견한 후 분석 대상 화합물을 표적화하도록 합성을 최적화했습니다. 있었습니다.”

그러나 분자 자체는 단순하게 보이고 그것을 만드는 데 필요한 프로세스의 복잡성을 믿습니다. 분자의 상단과 하단은 탄소 원자와 수소 원자의 고리로 덮여 있습니다. 각 고리는 비스무트 원자와 입방체를 형성하는 란타나이드에 연결됩니다.

“란타나이드 금속은 유기 화학으로 잘 알려진 특별한 구조 모티프인 시클로헥산의 “의자” 구조처럼 보이는 왕좌에 앉아 있는 것과 같다”고 데미르는 말했다. “매우 안정적입니다.”

자연은 보통 입방체를 만드는 것을 좋아하지 않으므로 안정성은 여기에서 유용합니다.

프로세스의 복잡성, 관련 성분의 민감도, 구조적 및 물리적 특성의 과제에도 불구하고, 스파르타의 과학자들은 완전히 새로운 유형의 단일 분자 자석을 발견하는 데 성공했습니다.

“우리는 이것을 만든 세계에서 첫 번째 사람입니다. 멋지다고 생각합니다.”라고 데미르는 말했습니다. “무언가에 대한 새로운 길을 찾는 것은 매일이 아닙니다. 그러나 우리가 매일 실험실로 돌아오는 것은 이런 종류의 알 수없는 위험이 높은 지역에서 일하는 도전입니다.”


란타나이드-란타나이드 결합을 사용하여 보다 강력한 영구 자석 만들기


자세한 내용은:
Peng Zhang et al, 유기 금속 란타나이드 비스 마스크 래스터 단일 분자 자석, 화학 (2021). DOI: 10.1016/j.chempr.2021.11.007

저널 정보:
화학

미시간 주립대학 제공

인용: 연구원은 https://phys.org/news/2022-04-magnet-molecule.html에서 2022년 4월 13일에 얻은 한 분자(2022년 4월 13일)로 만들어졌습니다. 자석을 만듭니다.

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