Les électrons peuvent être un groupe persuasif, ou au moins, une bande bavarde, selon de nouveaux travaux du laboratoire de John Berry à l'Université du Wisconsin-Madison.

Les spins des électrons non appariés sont à l'origine du magnétisme permanent, et après 10 ans de conception et de re-conception, Le laboratoire de Berry a fabriqué une molécule qui acquiert une force magnétique grâce à une manière inhabituelle de contrôler ces spins.

Berry dit que la nouvelle structure créée par l'étudiante diplômée Jill Chipman pourrait conduire à une percée dans l'informatique quantique, une approche avec un si grand potentiel qu'elle pourrait miner les supercalculateurs à base de silicium d'aujourd'hui tout comme le téléphone l'a fait le télégraphe :un grand bond en avant qui commence à tomber dans l'insignifiance.

La présence et l'activité, ou "tourner, " des électrons non appariés définit la force d'un aimant permanent, les molécules avec un degré de spin élevé sont donc une cible souhaitable pour les chimistes. Le spin inhabituellement grand de la nouvelle molécule magnétique, Berry explique, résulte d'un « électron messager » qui fait la navette entre un électron non apparié à chaque extrémité de la molécule en forme de bâtonnet et les persuade tous les trois d'adopter le même spin.

Cet accord de spin, "orthogonalité" dans le jargon, ajoute de la force à un aimant permanent.

Baie, un professeur de chimie UW-Madison, note que dans d'autres matériaux, un électron voyageur a tendance à s'opposer aux spins des centres magnétiques, réduire la force magnétique. Dans la nouvelle création de Chipman, cependant, l'électron messager est focalisé sur l'harmonie :tel un travailleur social itinérant, il fait que les deux électrons distants non appariés prennent le même spin, ajoutant de la force et/ou de la durabilité.

La nouvelle molécule, décrit dans Chimie - Une revue européenne , contient du carbone, nickel, chlore, azote, et molybdène, mais manque des éléments de terres rares coûteux qui ont entravé les efforts pour commercialiser de nouveaux aimants super puissants. Sa structure suggère que la molécule pourrait être transformée en un polymère - une chaîne répétitive d'unités comme celles que l'on trouve dans les plastiques - augmentant la possibilité d'un produit moins cher, aimants plus puissants.

"Nous avons essayé d'éliminer les électrons de cette molécule il y a 10 ans afin qu'elle ait un électron non apparié à chaque extrémité, mais n'est pas allé loin, " dit Berry. " Depuis, nous avons appris que cela faisait un produit chimique qui est vraiment sensible à la température, Jill a donc dû développer un processus à basse température qui repose sur de la glace sèche pour la refroidir à -78 degrés C."

L'électron du « travailleur social itinérant » établit « un principe de conception qui pourrait être utilisé pour créer de nombreuses nouvelles molécules magnétiques qui se comportent comme de petites barres magnétiques, " dit Berry.

La découverte a également été rendue possible par l'arrivée l'été dernier d'un instrument appelé magnétomètre SQUID (Superconducting QUantum Interference Device) capable de mesurer le magnétisme avec une grande précision jusqu'à moins de 2 degrés au-dessus du zéro absolu.

Une grande partie de l'objectif de l'innovation des aimants concerne une plus grande force, Berry dit, "mais il y a toutes sortes de choses que les gens recherchent. Nous avons besoin à la fois d'aimants permanents et d'aimants éphémères pour différentes raisons techniques. Les aimants sont répandus dans la réfrigération ultra-froide, moteurs, disques durs d'ordinateurs et circuits électroniques."

En passant à l'étape suivante, et miniaturiser les aimants en une seule molécule, qui pourrait permettre l'informatique quantique, dit Berry. L'informatique quantique pourrait être particulièrement bénéfique pour les chimistes, qui affrontent une complexité ahurissante en essayant de modéliser les réactions chimiques qui sont leur pain quotidien.