قرار دادن مغناطیس‌های تک مولکولی درون نانولوله‌های کربنی تک جداره

محققان انگلیسی موفق شدند با استفاده از گاز دی‌اکسیدکربن، مغناطیس‌های تک مولکولی از جنس Mn12Ac را درون نانولوله‌های کربنی تک جداره قرار دهند. با این کار، خواص مغناطیسی این مواد حفظ شده در حالی که از گزند آسیب‌های محیطی در امان خواهند بود.

محققان انگلیسی موفق شدند با استفاده از گاز دی‌اکسیدکربن، مغناطیس‌های تک
مولکولی از جنس Mn₁₂Ac را درون نانولوله‌های کربنی تک جداره قرار دهند. با
این کار، خواص مغناطیسی این مواد حفظ شده در حالی که از گزند آسیب‌های
محیطی در امان خواهند بود.

مغناطیس‌های تک مولکولی (SMM) ساختارهای نانومقیاس با خواص منحصربه‌فردی
هستند که کاربردهای زیادی در ادوات ذخیره کننده اطلاعات، کامپیوترهای
کوانتومی حالت جامد و اسپینترونیک دارند. علیرغم تحقیقات فراوانی که روی
این حوزه انجام شده، هنوز چالشی بزرگ در میان است. این چالش مربوط به
استفاده از خواص مغناطیس‌های تک مولکولی است.

یک تیم تحقیقاتی به‌رهبری آندری خلوبیستوف از دانشگاه ناتینگهام موفق شده
است این مغناطیس‌های تک مولکولی را درون نانولوله کربنی قرار دهد. با این
کار نوع جدیدی از نانوساختارها تولید می‌شوند که دارای تمام خواص مغناطیس‌های
تک مولکولی بوده و همچنین از خواص نانولوله‌های کربنی عامل‌دار نیز بهره‌مند
هستند.

مغناطیس‌های تک مولکولی بسیار شکننده بوده و با شکسته شدن خواص خود را از
دست می‌دهند. این گروه با ارائه روشی مغناطیس‌های تک مولکولی را درون
نانولوله‌ها قرار دادند و ثابت کردند مغناطیس‌های تک مولکولی با قرار گرفتن
درون نانولوله‌ها، خواص خود را حفظ می‌کنند. این نتایج برای استفاده از
مغناطیس‌های تک مولکولی در تولید ادوات ذخیره‌سازی اطلاعات اهمیت زیادی
دارد. نانولوله‌های کربنی قادرند مغناطیس‌های تک مولکولی را از اثرات منفی
محیطی مصون دارند.

مغناطیس‌های تک مولکولی که این گروه تحقیقاتی استفاده کردند از جنس Mn₁₂Ac بوده که
قطر ۱٫۶ نانومتر و ارتفاع ۱٫۱ نانومتر دارد. از آنجایی که حداقل فاصله مورد نیاز
میان مغناطیس‌های تک مولکولی و نانولوله باید ۰٫۳ نانومتر باشد بنابراین قطر
نانولوله‌ها باید ۲٫۲ نانومتر باشد. پس اگر لازم باشد مغناطیس‌های تک مولکولی
بزرگتر، برای مثال با قطر ۱-۲ نانومتر، را درون نانولوله‌ها قرار دهیم، نباید از
نانولوله‌های تک جداره استفاده کرد بلکه باید از نانولوله‌های چند جداره که قطر
بیشتری دارند بهره جست.

پیش از این تلاش‌هایی برای قرار دادن مغناطیس‌های تک مولکولی درون نانولوله‌های تک
جداره صورت گرفته بود اما در تمام آنها مغناطیس‌های تک مولکولی به سطح نانولوله‌ها
چسبیده و زمانی که در معرض شرایط محیطی نظیر اکسیژن، آب و نور قرار گرفتند دچار
زوال شدند.

اما با این روش جدید مغناطیس‌های تک مولکولی درون نانولوله‌های تک جداره قرار می‌گیرند.
برای این کار از گاز حامل دی‌اکسیدکربن استفاده می‌شود که تاثیر منفی روی مغناطیس‌های
تک مولکولی ندارد. در هنگام دمش، دما بالاتر از ۴۰ درجه سانتیگراد نمی‌رود. پس از
وارد کردن مغناطیس‌های تک مولکولی درون نانولوله‌ها، خواص مغناطیسی این ساختار مورد
بررسی قرار می‌گیرد. نتایج نشان داد که خواص مغناطیسی مغناطیس‌های تک مولکولی دست
نخورده باقی مانده است.