Lors du stockage des données, les techniques conventionnelles atteignent de plus en plus leurs limites. Les soi-disant aimants à molécule unique pourraient apporter un remède. Des équipes de recherche de Kaiserslautern et Karlsruhe étudient leurs propriétés de stockage. L'accent est mis sur les métaux dans les molécules, qui sont responsables des caractéristiques magnétiques et donc des propriétés de stockage. En utilisant une nouvelle méthode, les équipes sont aujourd'hui parvenues pour la première fois à approfondir ces matériaux. Similaire au ralenti, les détails peuvent désormais être analysés de manière complémentaire afin d'en savoir plus sur leur capacité de stockage. L'étude a été publiée dans la revue Angewandte Chemie .

Qu'il s'agisse de disques durs, puces de mémoire ou capteurs - les aimants rendent le stockage de données possible en premier lieu. La base du magnétisme est le spin des électrons, également connu sous le nom de moment cinétique intrinsèque. L'équipe autour du professeur Dr. Volker Schünemann et de sa doctorante Lena Scherthan du Département de biophysique et de physique médicale de la Technische Universität Kaiserslautern (TUK) travaille sur une nouvelle forme d'aimants, les aimants à molécule unique. De tels aimants pourraient permettre de stocker beaucoup plus d'informations à l'avenir.

"Les aimants à molécule unique sont constitués d'un centre métallique qui est connecté à des ligands dits organiques et forment ainsi une molécule, " dit Scherthan, le premier auteur de la présente étude. « Seuls certains métaux conviennent à ce type de molécules. Il s'agit notamment du fer, par exemple, mais aussi des éléments chimiques moins connus du groupe des lanthanides, comme le dysprosium avec lequel nous travaillons. » Ils sont également connus sous le nom d'éléments des terres rares. Leur particularité :leurs électrons peuvent générer un moment magnétique relativement important pour une molécule. L'équipe de recherche de Kaiserslautern et le groupe de recherche dirigé par La chimiste professeure Annie K. Powell du Karlsruhe Institute of Technology (KIT) étudie la capacité de stockage de ce type d'aimants à molécule unique et comment elle peut être améliorée.

En outre, des techniques spéciales sont utilisées :la spectroscopie Mössbauer est une méthode analytique dans laquelle l'absorption des noyaux atomiques est étudiée à l'aide de rayons X de haute énergie. Sur le campus TUK, cette méthode est utilisée pour étudier des substances contenant du fer et même des protéines. L'équipe de Schünemann a utilisé une source de rayonnement (Advanced Photon Source) au US Argonne National Laboratory près de Chicago pour leurs expériences.

Pour la première fois, il a maintenant été possible d'étudier un aimant à molécule unique avec du dysprosium comme centre métallique en utilisant cette méthode. "Les expériences ont été menées à des températures extrêmement basses de -269 degrés Celsius dans de l'hélium liquide, " continua le physicien. Des températures aussi basses sont nécessaires car la plupart des aimants à molécule unique développés à ce jour, ne présentent leurs propriétés caractéristiques que dans ces conditions.

En outre, cette méthode spectroscopique fournit une vue plus détaillée du cosmos atomique. Cette technique permet aux chercheurs de tirer des conclusions sur les interactions entre le noyau métallique et les ligands. "Nous pouvons examiner les propriétés du centre métallique d'une manière similaire au ralenti, " la scientifique compare la méthode qu'elle présente avec ses collègues chercheurs dans son étude actuelle. " Nous voyons des informations supplémentaires par rapport à nos méthodes conventionnelles. Par exemple, nous pouvons voir à quelle vitesse le système revient à son état d'origine et combien de temps dure le temps de stockage de la molécule."

L'objectif des groupes de recherche de Kaiserslautern et de Karlsruhe est de mieux comprendre les propriétés caractéristiques des aimants à molécule unique afin de développer stratégiquement d'autres systèmes. En plus des systèmes qui n'ont qu'un seul centre métallique, l'équipe TUK et le groupe du professeur Powell étudient également les propriétés des aimants à molécule unique qui ont deux ou plusieurs centres métalliques. L'accent est mis ici sur les interactions entre les métaux. « Cela pourrait conduire à un meilleur comportement de stockage, " dit Scherthan.

Les travaux se sont déroulés dans le cadre du Centre de recherche collaboratif Transregio "Effets coopératifs dans les complexes homo et hétérométalliques" (SFB/TRR 883 MET). Des équipes de recherche issues de la chimie et de la physique travaillent en interdisciplinarité sur des systèmes moléculaires avec deux à quatre centres métalliques. L'un des objectifs est de développer de nouvelles propriétés et fonctions au niveau moléculaire, par exemple pour obtenir des matériaux plus efficaces pour le stockage magnétique ou des catalyseurs plus efficaces pour les réactions chimiques.

L'étude a été publiée dans la célèbre revue Angewandte Chemie .