حرکت به‌سمت تک‌مولکول‌های مغناطیسی

محققان اروپایی می‌گویند که در آینده، حافظه رایانه از آهن‌رباهای مولکولی ساخته خواهد شد. الیزیو روئیز و سانتیاگو آلوارز، از دانشگاه بارسلونای اسپانیا به همراه همکارانی از آلمان، یک مدل ریاضی را برای بهبود آهن‌رباهای تک‌مولکولی (SMMها) ارائه کرده‌اند. این مولکول‌ها در یک مسیری خاص دارای خاصیت مغناطیسی هستند.

محققان اروپایی می‌گویند که در آینده،
حافظه رایانه از آهن‌رباهای مولکولی ساخته خواهد شد. الیزیو روئیز و
سانتیاگو آلوارز، از دانشگاه بارسلونای اسپانیا به همراه همکارانی از آلمان،
یک مدل ریاضی را برای بهبود آهن‌رباهای تک‌مولکولی (SMM) ها ارائه کرده‌اند.
این مولکول‌ها در یک مسیری خاص دارای خاصیت مغناطیسی هستند.

روئیز طرح استفاده از SMMها را در ساخت حافظه رایانه مطرح کرده‌است که در
آن هر مولکول منفرد نقش یک رقم را در یک رشته دودویی ایفا خواهد کرد: (۱ )
برای حالتی که در یک جهت مغناطیسی شود و(۰ ) برای وقتی که در جهت دیگر
مغناطیسی شود.

نیاز به محیطی با دمای زیر دمای بحران، مانع بزرگی که در سر راه استفاده از
SMMها در حافظه رایانه وجود دارد( این دمای بحرانی معمولاً چند درجه بالاتر
از صفر مطلق است). جنز کورتوس، از برگ‌آکادمی آلمان که با گروه روئیز
همکاری دارد، توضیح می‌دهد که برای ذخیره‌سازی اطلاعات در هر ماده مغناطیسی
یک سد انرژی نیاز است تا بتوانیم از به‌هم‌ریختگی جهت مغناطیسی جلوگیری
کنیم. روئیز گفت:” برای قابل استفاده بودن در حافظه، SMMهایی با دماهای
بحرانی بالا نیاز است.

دمای بحرانی این مولکول‌ها به اسپین آنها یا اندازه حرکت زاویه آنها و نیز
ناهمسانگردی مغناطیسی آنها، و ‌انرژی که برای تغییر جهت مغناطیسی آنها نیاز
است‌، بستگی دارد. روئیز توضیح می‌دهد که تلاش‌های قبلی انجام‌شده در طراحی
SMMها بر اساس بهینه‌سازی اسپین آنها بوده ‌و علت آن نیز آگاهی از چگونگی
کنترل اسپین‌هاست.

این گروه با استفاده از مدل‌های ریاضی، راه‌های بهینه‌سازی اسپین و
ناهمسانگردی را مطالعه کردند و فهمیدند که امکان بهینه‌سازی همزمان آنها
وجود ندارد. روئیز گفت:” در حالی که اسپین کل مولکول قابل بهینه‌سازی است؛
نتایج حاصله نشان می‌دهند که به‌دلیل کاهش ناهمسانگردی مغناطیسی، بهره به
دست‌آمده از افزایش اسپین از بین خواهد رفت.”

به نظر او بهینه‌سازی اسپین لزوماً بهترین راه برای ساخت SMMهای خوب نخواهد
بود. نتایج ما نشان می‌دهند که راهبرد دیگری باید در نظر گرفته شود که شامل
جستجو برای معماری‌های جدید مولکولی بر اساس اتم‌های فلزی با ناهمسانگردی
مغناطیسی بالا باشد.

نتایج این تحقیق در مجله Chem. Commun. منتشر شده‌است.