Una colaboración canadiense-finlandesa ha llevado al descubrimiento de un nuevo compuesto magnético en el que dos iones metálicos de disprosio magnético están unidos por dos radicales orgánicos aromáticos que forman un enlace tipo panqueque. Los resultados de este estudio se pueden utilizar para mejorar las propiedades magnéticas de compuestos similares. La investigación teórica del estudio fue realizada por la becaria de investigación de la Academia Jani O. Moilanen en la Universidad de Jyväskylä, mientras que el trabajo experimental se realizó en la Universidad de Ottawa en los grupos de Profs. Muralee Murugesu y Jaclyn L. Brusso. Los resultados de la investigación se publicaron en la reconocida revista de química: Fronteras de la química inorgánica en julio de 2020 — con la portada.

Los imanes se utilizan en muchos dispositivos electrónicos modernos que van desde teléfonos móviles y computadoras hasta dispositivos de imágenes médicas. Además de los imanes tradicionales a base de metal, Uno de los intereses de investigación actuales en el campo del magnetismo ha sido el estudio de imanes de una sola molécula que consisten en iones metálicos y ligandos orgánicos. Las propiedades magnéticas de los imanes de una sola molécula son de origen puramente molecular, y se ha propuesto que en el futuro, Los imanes de una sola molécula podrían utilizarse en el almacenamiento de información de alta densidad. electrónica basada en espín (espintrónica), y computadoras cuánticas.

Desafortunadamente, la mayoría de los imanes de una sola molécula actualmente conocidos solo exhiben sus propiedades magnéticas a bajas temperaturas cercanas al cero absoluto (? 273 ° c), lo que impide su utilización en dispositivos electrónicos. El primer imán de una sola molécula que retuvo su magnetización sobre el punto de ebullición del nitrógeno líquido (? 196 ° C) se informó en 2018. Este estudio fue un avance considerable en el campo de los materiales magnéticos, ya que demostró que los imanes de una sola molécula funcionan en también se pueden realizar temperaturas más altas.

Las excelentes propiedades magnéticas del compuesto informado a temperaturas elevadas se originaron a partir de la estructura tridimensional óptima del compuesto. En teoria, Se podrían utilizar principios de diseño similares para imanes de una sola molécula que contienen más de un ión metálico, pero controlar la estructura tridimensional de los compuestos multinucleares es mucho más complicado.

Se utilizaron radicales orgánicos puente en el nuevo compuesto.

En lugar de controlar completamente la estructura tridimensional del compuesto informado, En este estudio se utilizó una estrategia de diseño diferente.

"Como iones de disprosio, Los radicales orgánicos también tienen electrones no apareados que pueden interactuar con electrones no apareados de iones metálicos. Por lo tanto, Los radicales orgánicos se pueden utilizar para controlar las propiedades magnéticas de un sistema junto con los iones metálicos. Los radicales orgánicos particularmente interesantes son los que forman puentes, ya que pueden interactuar con múltiples iones metálicos. Empleamos esta estrategia de diseño en nuestro estudio, y sorprendentemente Sintetizamos un compuesto donde no solo uno sino dos radicales orgánicos unieron dos iones de disprosio y formaron un enlace panqueque a través de sus electrones no apareados, "El profesor Muralee Murugesu de la Universidad de Ottawa aclara.

"Aunque es bien conocida la formación del enlace panqueque entre dos radicales, esta fue la primera vez que se observó la unión en forma de panqueque entre dos iones metálicos. La interacción entre radicales orgánicos a menudo se conoce como unión de panqueques porque la estructura tridimensional de los radicales orgánicos que interactúan se asemeja a una pila de panqueques. "Cuenta la profesora Jaclyn L. Brusso de la Universidad de Ottawa.

La unión de panqueques en el nuevo compuesto fue muy fuerte. Por lo tanto, los electrones no apareados de los radicales orgánicos no interactuaban fuertemente con los electrones no apareados de los iones disprosio y el compuesto funcionaba como un imán de una sola molécula solo a bajas temperaturas. Sin embargo, el estudio allana el camino para la nueva estrategia de diseño de nuevos imanes multinucleares de una sola molécula y ha iniciado más investigaciones.

"Los métodos de química computacional proporcionaron información importante sobre la estructura electrónica y las propiedades magnéticas del compuesto que se pueden utilizar en estudios futuros. Al elegir el tipo correcto de radicales orgánicos, no solo podemos controlar la naturaleza del enlace panqueque entre los radicales, sino también mejorar las propiedades magnéticas del compuesto en general, "La investigadora de la Academia Jani O. Moilanen de la Universidad de Jyväskylä comenta.