Tunge metaller åbner døren til varme nanomagneter – Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Kemisk Institut > Nyheder > Nyhedssamling > Tunge metaller åbner d...

31. marts 2011

Tunge metaller åbner døren til varme nanomagneter

Kunne du tænke dig at gemme alle verdens film på et apparat på størrelse med en I-phone?
Magneter bygget af ganske få metalatomer kunne gøre det muligt at bygge radikalt formindskede lagermedier, og i den seneste tid er de også blevet foreslået til såkaldte Spintronic apparater. Men der er en forhindring på vejen mod de minimale komponenter. Ind til videre har forskerne kun formået at få magneter i nanostørrelse til at fungere en iskold hårsbredde over det absolutte nulpunkt.

Af Jes Andersen

Kasper Steen Pedersen with a molecule much larger than his new molecular magnets (Photo Jes Andersen/University of Copenhagen)

Højtemperatur nanomagneter udviklet af kemistuderende

Nu har en kemistuderende fra Københavns Universitet vist, at molekylærmagneter godt kan fungere ved højere temperaturer hvis man i stedet for det mere traditionelle jern bygger dem af metallerne ruthenium og osmium.
Opdagelsen blev for nyligt offentliggjort i det anerkendte tidsskrift "Chemistry- A European Journal"


Jern var ikke tungt nok

Kasper Steen Pedersen er kandidatstuderende på Københavns Universitet. Som så mange andre der forsker i molekylær magnetisme har han arbejdet med magneter baseret på jern. Det virker som et indlysende valg, når man arbejder med magneter i normalstørrelse hvor et enkelt magnetkorn består af omkring en milliard atomer. Enkeltmolekylemagneter er isolerede molekyler der opfører sig som om de er magneter, men som ikke udviser den tredimensionelle orden, som er karakteristisk for en magnet

Frosne magneter ubrugelige 

Selv om de er interessante nok fra et grundforskningssynspunkt, så gør behovet for ultralave temperaturer de minimale magneter ubrugelige for praktiske anvendelser. Derfor ville Pedersen gerne undersøge om man kunne angribe problemet fra en anden vinkel.
"Når man kigger på det periodiske system virker løsningen oplagt. Ruthenium og osmium ligger i den samme gruppe som jern. Så med vores viden om molekylære magneter baseret på jern burde det også være muligt at bygge magneter ud af de her tungere metaller", forklarer Pedersen


Overraskende egenskaber for alternative metaller 

Tilfældet viste at det en relativt simpel kemisk proces, at bygge magneter af stofferne. Men da Pedersen målte på dem, viste det sig at de nye magneter havde nogle forbløffende egenskaber.
"De kemiske egenskaber er de samme for de her metaller som for jern. Men de nye magneters fysiske egenskaber er meget anderledes. I bund og grund stammer magnetismen fra elektronspin og fra elektronernes bevægelse rundt om atomkernen. Vi har vist eksperimentelt, at det sidste bidrag er endda meget stort for de tunge elementer. Fænomenet er hidtil stort set blevet ignoreret af andre forskere, men det er virkeligt nyt og spændende", forklarer Kasper Steen Pedersen.


Næsten et gennembrud- Men kun næsten

De ukonventionelle metaller har kun tilladt Pedersen at hæve temperaturen på magneterne med ganske få Kelvin. Men afsløringen af at elektronernes bevægelse spiller en rolle for de magnetiske egenskaber baner vejen for helt nye angrebsvinkler, når næste generation af højtemperatur nanomagneter skal bygges.
"Jeg vil ikke gå med til at kalde det her for et gennembrud. Men det er et bemærkelsesværdigt resultat for forskningsfeltet", slutter Kasper Steen Pedersen.
Nogle af hans resultater er offentliggjort i Chem. Eur. J. 2010, 16, 13458-13464