Une collaboration canado-finlandaise a mené à la découverte d'un nouveau composé magnétique dans lequel deux ions magnétiques de dysprosium métallique sont pontés par deux radicaux organiques aromatiques formant une liaison crêpe. Les résultats de cette étude peuvent être utilisés pour améliorer les propriétés magnétiques de composés similaires. La recherche théorique de l'étude a été menée par le chercheur de l'Académie Jani O. Moilanen à l'Université de Jyväskylä, tandis que le travail expérimental a été effectué à l'Université d'Ottawa dans les groupes de professeurs. Muralee Murugesu et Jaclyn L. Brusso. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue de chimie bien connue – Inorganic Chemistry Frontiers en juillet 2020 – avec la couverture.




Les aimants sont utilisés dans de nombreux appareils électroniques modernes allant des téléphones mobiles et des ordinateurs aux appareils d'imagerie médicale. Outre les aimants traditionnels à foundation de métaux, l'un des intérêts de recherche actuels dans le domaine du magnétisme a été l'étude d'aimants à une seule molécule constitués d'ions métalliques et de ligands organiques. Les propriétés magnétiques des aimants à une seule molécule sont d'origine purement moléculaire, et il a été proposé qu'à l'avenir, les aimants à une seule molécule pourraient être utilisés dans le stockage d'informations à haute densité, l'électronique basée sur le spin (spintronique) et les ordinateurs quantiques.

Malheureusement, la plupart des aimants à molécule unique actuellement connus ne présentent leurs propriétés magnétiques qu'à des températures basses proches du zéro absolu (-273 ° C), ce qui empêche leur utilisation dans les dispositifs électroniques. Le leading aimant à molécule special qui a conservé sa magnétisation au-dessus du stage d'ébullition de l'azote liquide (-196 ° C) a été rapporté en 2018. Cette étude a constitué une avancée considérable dans le domaine des matériaux magnétiques auto elle a démontré que les aimants à molécule exceptional fonctionnaient à des températures moreover élevées peuvent également être réalisées.




Les excellentes propriétés magnétiques du composé rapporté aux températures élevées provenaient de la construction tridimensionnelle optimale du composé. En théorie, des principes de conception similaires pourraient être utilisés pour des aimants à molécule distinctive contenant in addition d'un ion métallique, mais le contrôle de la framework tridimensionnelle des composés multinucléaires est beaucoup plus difficile.

Des radicaux organiques de pontage ont été utilisés dans le nouveau composé

Au lieu de contrôler entièrement la construction tridimensionnelle du composé rapporté, une stratégie de conception différente a été utilisée dans cette étude.

« Tout comme les ions dysprosium, les radicaux organiques ont également des électrons non appariés qui peuvent interagir avec des électrons non appariés d'ions métalliques. Ainsi, les radicaux organiques peuvent être utilisés pour contrôler les propriétés magnétiques d'un système avec les ions métalliques. Les radicaux organiques particulièrement intéressants les relient car ils Nous avons utilisé cette stratégie de conception dans notre étude et, étonnamment, nous avons synthétisé un composé dans lequel non seulement un, mais deux radicaux organiques ont ponté deux ions dysprosium et formé une liaison crêpe grâce à leurs électrons non appariés, « Prof. Muralee Murugesu de l'Université d'Ottawa clarifie.

« Même si la formation de la liaison crêpe entre deux radicaux est bien connue, c'était la première fois que la liaison crêpe était observée entre deux ions métalliques. L'interaction entre les radicaux organiques est souvent appelée liaison crêpe parce que la composition tridimensionnelle des radicaux organiques qui interagissent ressemble à une pile de crêpes « , explique la professeure Jaclyn L. Brusso de l'Université d'Ottawa.

La liaison crêpe dans le nouveau composé était très forte. Par conséquent, les électrons non appariés des radicaux organiques n'interagissaient pas fortement avec les électrons non appariés des ions dysprosium et le composé fonctionnait comme un aimant à molécule distinctive uniquement à basses températures. Cependant, l'étude ouvre la voie à la nouvelle stratégie de conception de nouveaux aimants multinucléaires à molécule exceptional et a lancé de nouvelles recherches.

« Les méthodes de chimie computationnelle ont fourni des informations importantes sur la construction électronique et les propriétés magnétiques du composé qui peuvent être utilisées dans les études futures. En choisissant le bon variety de radicaux organiques, nous pouvons non seulement contrôler la mother nature de la liaison crêpe entre les radicaux, mais également améliorer les propriétés magnétiques du composé dans son ensemble « , commente Jani O. Moilanen, chercheur à l'Académie, de l'Université de Jyväskylä.