Химики синтезировали перспективный материал для оптоэлектронной памяти

Дзен

Российские химики в составе международного коллектива синтезировали материал, который можно будет использовать как молекулярный магнит, управляемый светом, в оптоэлектронных устройствах для хранения и передачи информации, сообщили РИА Новости в Российском научном фонде (РНФ).

В современной физике востребованы молекулы, свойства которых можно легко и предсказуемо менять с помощью внешних воздействий, например: света, температуры, давления. Эти соединения перспективны с точки зрения создания молекулярных переключателей, оптических и температурных датчиков и других устройств. Одни из таких «настраиваемых» соединений — так называемые фотохромные спиропираны. Эти органические молекулы состоят из нескольких связанных в цепочку колец. Под действием света «цепочка» может либо замыкаться, и тогда спиропиран представляет собой бесцветное вещество, либо размыкаться, приобретая интенсивную темно-фиолетовую окраску.

Кроме того, если присоединить к молекулам спиропиранов ионы металлов, можно получить вещества, которые будут реагировать на свет не просто сменой окраски, но и изменением магнитных свойств. Но на сегодняшний день известно не много подобных комплексов, поэтому ученые продолжают искать новые соединения.

Сотрудники Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии (ФИЦ ПХФ и МХ) РАН (Черноголовка, Московская область) с коллегами синтезировали управляемые светом магнитные соединения на основе спиропиранов и двух разных металлов — диспрозия и тербия.

Чтобы исследовать магнитные свойства полученных молекул, авторы поместили их в магнитное поле. Эксперимент показал, что при температурах, близких к температуре абсолютного нуля, комплекс диспрозия представляет собой моноионный (содержащий один ион металла) магнит. Это означает, что комплекс намагничивается под действием магнитного поля, а после выключения этого поля сохраняет свою намагниченность в течение относительно длительного времени. Кроме того, химики доказали, что этим соединением можно «управлять» с помощью света. Под зеленым освещением комплекс распадался, а под ультрафиолетом быстро восстанавливался. Это свойство в перспективе, как ожидается, позволит «переключаться» между разными состояниями полученной молекулы с помощью света и применять ее в оптоэлектронных устройствах. «»Благодаря магнитным свойствам полученные молекулы потенциально могут лечь в основу устройств записи и хранения информации, в которых один бит информации хранит одна молекула, а не миллионы, как сейчас. Это поможет миниатюризировать современные устройства для обработки и хранения данных», — рассказал участник проекта, поддержанного грантом РНФ, заведующий лабораторией перспективных полифункциональных материалов ФИЦ ПХФ и МХ РАН Дмитрий Конарев.

«Сейчас полученные «магниты» работают при очень низкой температуре. В дальнейшем мы планируем модифицировать строение этих соединений так, чтобы повысить рабочую температуру. Еще одна важная задача заключается в том, чтобы добиться фотопереключения комплексов в твердом виде — в кристалле, — а не только в растворе, как это было показано в нашей работе», — отметил ведущий научный сотрудник лаборатории перспективных полифункциональных материалов ФИЦ ПХФ и МХ РАН Максим Фараонов.

В исследовании принимали участие сотрудники Института химической кинетики и горения имени В.В. Воеводского СО РАН (Новосибирск), Института физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН (Черноголовка) и Киотского университета (Япония).