Химики из Китая синтезировали полипорфириновые цепи на поверхности золота, а затем сделали из них молекулярные квантовые магниты. С помощью атомно-силового микроскопа они оторвали атомы водорода в нескольких положениях полипорфиринов, и получившиеся порфириновые радикалы оказались либо квантовыми ферромагнетиками, либо антиферромагнетиками.

Исследование опубликовано в Nature Chemistry.

Порфирины представляют собой гетероциклические молекулы с большим количеством сопряженных друг с другой двойных связей, электроны которых делокализованы по всей молекуле. Каждое порфириновое кольцо содержит по четыре атома азота, неподеленные электронные пары которых направлены к центру молекулы. Благодаря этому, порфирины легко образуют комплексы с ионами переходных и редкоземельных металлов. И на их основе можно делать молекулярные магниты, магнетизм которых обусловлен неспаренными электронами переходного металла.

Такие магниты часто обладают большой магнитной анизотропией, но тепловые флуктуации легко изменяют их намагниченность из-за пренебрежимо малого взаимодействия спинов соседних атомов. В результате в таких магнитах не наблюдается коллективное магнитное поведение — спины атомов не выстраиваются в определенном порядке. И использовать эти магниты для хранения информации на квантовом уровне можно только при очень низких температурах. Поэтому химики ищут способы получать молекулярные магниты на основе цепочек из связанных порфириновых колец без ионов металлов.

Так, Ван Ши Юн (Wang Shiyong) с коллегами из Шанхайского университета решил получить магнитную порфириновую цепь с помощью атомно-силового микроскопа.