Les aimants formés d'une seule molécule sont particulièrement intéressants pour le stockage de données, puisque la capacité de stocker un peu sur chaque molécule pourrait augmenter considérablement la capacité de stockage des ordinateurs. Les chercheurs ont maintenant développé un nouveau système moléculaire avec une dureté magnétique particulière. Les ingrédients de cette recette spéciale sont des métaux des terres rares et un pont moléculaire inhabituel à base d'azote, comme le montre l'étude publiée dans la revue Angewandte Chemie .

L'aptitude d'une molécule à devenir un support de stockage de données magnétique dépend de la capacité de ses électrons à se magnétiser et à résister à la démagnétisation, également connu sous le nom de dureté magnétique. Les physiciens et les chimistes construisent des aimants moléculaires comme celui-ci à partir d'ions métalliques qui sont magnétiquement couplés les uns aux autres via des ponts moléculaires.

Cependant, ces ponts de couplage doivent répondre à certains critères, comme la facilité de production et la polyvalence. Par exemple, un pont diazote radicalaire - deux atomes d'azote avec un électron supplémentaire, faire du diazote un radical - a donné des résultats exceptionnels pour les ions de métaux des terres rares, mais est très difficile à contrôler et n'offre "aucune possibilité de modification, " explique Muralee Murugesu et son équipe de l'Université d'Ottawa, Canada, dans leur étude. Pour leur donner une plus grande portée, l'équipe a agrandi ce pont à l'aide d'un « double diazote »; le ligand tétrazine inexploré a quatre atomes d'azote au lieu de deux.

Pour produire l'aimant moléculaire, les chercheurs ont combiné le nouveau ligand tétrazine avec des métaux des terres rares - les éléments dysprosium et gadolinium - et ont ajouté un agent réducteur puissant à la solution pour former les ponts radicaux tétrazine. Le nouvel aimant s'est cristallisé sous la forme de paillettes rouge foncé en forme de prisme.

Les chercheurs décrivent l'unité moléculaire au sein de ce cristal comme un complexe tétranucléaire dans lequel quatre ions métalliques stabilisés par un ligand sont reliés entre eux par quatre radicaux tétrazine. La propriété la plus importante de cette nouvelle molécule est son extraordinaire dureté magnétique ou champ coercitif. Cela signifie que les complexes formaient un aimant à molécule unique durable qui était particulièrement résistant à la démagnétisation.

L'équipe explique que ce champ coercitif élevé est obtenu par un couplage fort à travers l'unité radicale tétrazine. Les quatre centres métalliques de la molécule sont couplés ensemble pour donner une unité moléculaire avec un spin géant. Seul le prédécesseur de cette molécule, avec le pont diazote, a donné un couplage plus fort. Cependant, comme déjà mentionné, il était également beaucoup moins polyvalent et moins stable que le nouveau pont radical tétrazine.

L'équipe souligne que cette méthode pourrait être utilisée pour produire d'autres complexes multinucléaires à spin géant, offrant de superbes opportunités pour développer des aimants à molécule unique extrêmement efficaces sans les difficultés des candidats précédents.