Los electrones pueden ser un grupo persuasivo, o al menos, un grupo hablador, según un nuevo trabajo del laboratorio de John Berry en la Universidad de Wisconsin-Madison.

Los espines de electrones no apareados son la raíz del magnetismo permanente, y después de 10 años de diseño y rediseño, El laboratorio de Berry ha creado una molécula que gana fuerza magnética a través de una forma inusual de controlar esos giros.

Berry dice que la nueva estructura que creó la estudiante de posgrado Jill Chipman podría conducir a un gran avance en la computación cuántica, un enfoque con un potencial tan grande que podría socavar las supercomputadoras basadas en silicio de hoy en día tanto como el teléfono hizo con el telégrafo:un gran salto adelante que comienza a deslizarse hacia la irrelevancia.

La presencia y actividad, o "girar, "de electrones desapareados establece la fuerza de un imán permanente, por lo que las moléculas con un alto grado de giro son un objetivo deseable para los químicos. El giro inusualmente grande en la nueva molécula magnética, Berry explica, resulta de un "electrón mensajero" que viaja entre un electrón desapareado en cada extremo de la molécula en forma de varilla y persuade a los tres para que adopten el mismo giro.

Ese acuerdo de giro, "ortogonalidad" en la jerga, agrega fuerza a un imán permanente.

Baya, un profesor de química de la UW-Madison, señala que en otros materiales, un electrón viajero tiende a oponerse a los espines de los centros magnéticos, reduciendo la fuerza magnética. En la nueva creación de Chipman, sin embargo, el electrón mensajero se centra en la armonía:como un trabajador social viajero, hace que los dos electrones no apareados remotos tomen el mismo giro, agregando fuerza y ​​/ o durabilidad.

La nueva molécula, descrito en Química:una revista europea , contiene carbono, níquel, cloro, nitrógeno, y molibdeno, pero carece de los costosos elementos de tierras raras que han obstaculizado los esfuerzos para comercializar nuevos imanes súper fuertes. Su estructura sugiere que la molécula podría formarse en un polímero, una cadena repetida de unidades como las que se encuentran en los plásticos, lo que aumenta la posibilidad de que sea más barato, imanes más fuertes.

"Intentamos eliminar electrones de esta molécula hace 10 años para que tuviera un electrón desapareado en cada extremo, pero no llego lejos ", Dice Berry." Desde entonces aprendimos que esto producía una sustancia química que es realmente sensible a la temperatura, así que Jill tuvo que desarrollar un proceso de baja temperatura que se basa en hielo seco para enfriarlo a -78 grados C ".

El electrón del "trabajador social viajero" establece "un principio de diseño que podría usarse para crear muchas moléculas magnéticas nuevas que se comportan como pequeños imanes de barra, "Dice Berry.

El descubrimiento también fue posible gracias a la llegada el verano pasado de un instrumento llamado magnetómetro SQUID (dispositivo de interferencia cuántica superconductora) que puede medir el magnetismo con gran precisión por debajo de 2 grados por encima del cero absoluto.

Gran parte del enfoque de la innovación de imanes se refiere a una mayor fuerza, Berry dice:"pero hay todo tipo de cosas que la gente busca. Necesitamos tanto imanes permanentes como aquellos con magnetización efímera por diferentes razones técnicas. Los imanes están muy extendidos en la refrigeración ultra fría, motores, discos duros de computadora y circuitos electrónicos ".

Dando el siguiente paso, y miniaturizar imanes en una sola molécula, que podría permitir la computación cuántica, Berry dice. La computación cuántica podría ser especialmente beneficiosa para los químicos, que enfrentan una complejidad asombrosa al tratar de modelar las reacciones químicas que son su pan y mantequilla.