Молекулярные магниты потенциально могут хранить один бит информации в единственной молекуле, позволяя таким образом записывать практически неограниченный объем данных. Первое реакционноспособное комплексное соединение кобальта со свойствами мономолекулярного магнита было получено коллективом ученых из Института общей и неорганической химии РАН и Института элементоорганических соединений РАН.

Ранее российскими химиками было синтезировано первое комплексное соединение кобальта (клатрохелат), обладающее высокой химической устойчивостью и свойствами мономолекулярного магнита с рекордными магнитными характеристиками. Однако именно химическая устойчивость этого комплекса препятствовала его использованию в качестве молекулярного «строительного блока» для получения магнитно-активных систем, логических ячеек и устройств хранения информации, а также других материалов молекулярной электроники.

Классические магнитные материалы сохраняют информацию посредством намагничивания магнитных доменов. Плотность хранения информации на обычных магнитных носителях ограничена минимальным размером этих доменов, обычно включающих миллионы атомов. Именно поэтому в последние годы активно идут работы в области создания молекулярных магнитов – отдельных молекул, которые проявляют свойства классических магнитов, т.е. намагничиваются в магнитном поле и сохраняют эту намагниченность при его выключении. Молекулярные магниты имеют квантовую природу и потенциально могут позволять записывать практически неограниченный объем информации.

Концепция «молекулярной индустрии» – устройств молекулярной электроники и фотоники – основана на использовании молекул-«строительных блоков», которые, по аналогии с элементами детских конструкторов, могут быть собраны в более сложные конструкции. Такие молекулы способны преобразовывать внешние сигналы в оптический или магнитный отклик, на основе чего могут быть созданы квантовые логические ячейки и устройства, такие как сверхкомпактные накопители информации, и даже молекулярные компьютеры. Ключевой проблемой «молекулярной индустрии» является направленный дизайн и синтез реакционноспособных молекулярных строительных блоков.

Пока все известные к настоящему времени молекулярные магниты работают только при очень низких температурах, что затрудняет их практическое использование, однако в идет интенсивный поиск соединений этого типа, пригодных для использования при более высоких температурах.

Работа поддержана грантами Президента РФ, РНФ, РФФИ, а также Министерством науки и высшего образования РФ.