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Ímãs rígidos de uma única molécula: complexos tetranucleares de metais de terras raras com spin gigante
Os pesquisadores descrevem a unidade molecular dentro deste cristal como um complexo tetranuclear no qual quatro íons metálicos estabilizados por ligante são ligados por quatro radicais tetrazina.
Por Wiley - 15/09/2021


Crédito: Wiley

Os ímãs formados a partir de uma única molécula são de particular interesse no armazenamento de dados, uma vez que a capacidade de armazenar um bit em cada molécula pode aumentar enormemente a capacidade de armazenamento dos computadores. Os pesquisadores desenvolveram agora um novo sistema molecular com uma dureza magnética particular. Os ingredientes desta receita especial são metais de terras raras e uma ponte molecular incomum à base de nitrogênio, como mostrado no estudo publicado na revista Angewandte Chemie .

A adequação de uma molécula para se tornar um meio de armazenamento de dados magnéticos depende da capacidade de seus elétrons se tornarem magnetizados e resistirem à desmagnetização, também conhecida como dureza magnética. Físicos e químicos constroem ímãs moleculares como este a partir de íons metálicos magneticamente acoplados uns aos outros por meio de pontes moleculares.

No entanto, essas pontes de acoplamento devem atender a certos critérios, como facilidade de produção e versatilidade. Por exemplo, uma ponte de dinitrogênio radical - dois átomos de nitrogênio com um elétron adicional, tornando o dinitrogênio um radical - deu excelentes resultados para íons de metais de terras raras, mas é muito difícil de controlar e não oferece "espaço para modificação", explicam Muralee Murugesu e sua equipe da Universidade de Ottawa, Canadá, em seu estudo. Para dar a eles um maior alcance, a equipe ampliou esta ponte usando um "dinitrogênio duplo"; o ligante de tetrazina inexplorado tem quatro átomos de nitrogênio em vez de dois.

Para produzir o ímã molecular, os pesquisadores combinaram o novo ligante de tetrazina com metais de terras raras - os elementos disprósio e gadolínio - e adicionaram um forte agente redutor à solução para formar as pontes de tetrazina radicais. O novo ímã cristalizou na forma de flocos em forma de prisma vermelho escuro.

Os pesquisadores descrevem a unidade molecular dentro deste cristal como um complexo tetranuclear no qual quatro íons metálicos estabilizados por ligante são ligados por quatro radicais tetrazina. A propriedade mais significativa desta nova molécula é sua extraordinária dureza magnética ou campo coercivo. Isso significa que os complexos formaram um ímã durável de uma única molécula que era particularmente resistente à desmagnetização.

A equipe explica que esse campo altamente coercitivo é obtido por um forte acoplamento por meio da unidade radical de tetrazina. Os quatro centros de metal da molécula são acoplados para dar uma unidade molecular com um spin gigante. Apenas a predecessora dessa molécula, com a ponte dinitrogênica, deu um acoplamento mais forte. No entanto, como já mencionado, também era muito menos versátil e menos estável do que a nova ponte radical de tetrazina .

A equipe destaca que este método poderia ser usado para produzir outros complexos multinucleares com spin gigante, oferecendo excelentes oportunidades para o desenvolvimento de ímãs de uma única molécula extremamente eficientes , sem as dificuldades dos candidatos anteriores.

 

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