Pada bidang magnet molekuler, desain perangkat menggunakan perangkat lunak teknologi pada skala nano —komputasi kuantum, spintronika molekuler, pendinginan magnetik, pengobatan nano, penyimpanan informasi densitas tinggi, dll.— mensyaratkan bahwa molekul magnetik yang disimpan di permukaan mempertahankan struktur, fungsi, serta properti. sekarang, sebuah artikel yang diterbitkan dalam jurnal Coordination Chemistry Reviews mempelajari pengetahuan terkini tentang proses pengendapan serta pengorganisasian molekul magnetik pada permukaan (nanostructuring), proses penentu kemajuan teknologi yang melibatkan miniaturisasi perangkat dan lebih efisien. operasi pada dimensi nanometrik.

Karya tadi — yang ditandatangani oleh para peneliti Carolina Sañudo, Guillem Gabarró-Riera serta Guillem Aromí, berasal Magnetisme serta gerombolan Molekul Fungsional Fakultas Kimia serta Institut Nanosains dan Nanoteknologi Universitas Barcelona ( IN2UB ) — mendeskripsikan skenario dunia kemajuan penelitian di bidang ini, dan mengusulkan cara-cara baru buat maju pada organisasi molekul magnetik dua dimensi (2D), menggunakan tujuan buat aplikasi teknologinya.
Artikel ini mencakup rekomendasi buat memilih metode deposisi terbaik buat setiap molekul, tinjauan permukaan yang digunakan pada proses ini, serta panduan untuk karakterisasi yang efektif serta perspektif masa depan sesuai bahan 2 dimensi. Demikian juga, penulis menyampaikan perspektif kritis wacana bagaimana, dalam waktu dekat, penerapan sistem molekuler yang efektif bisa dicapai dalam perangkat buat mencapai teknologi yang lebih cepat menggunakan konsumsi tenaga yg lebih sedikit.
Nanosains molekuler serta bahan magnetik
dalam proses pemilihan metode deposisi permukaan terbaik buat setiap molekul magnetik, setiap molekul eksklusif serta strukturnya, serta bagian atas dan struktur yang dimilikinya, wajib dipertimbangkan. “Pemilihan metode terbaik tergantung di sistemnya, tetapi akan selalu memungkinkan buat menemukan kombinasi yg cocok buat menyimpan sistem molekuler”, jelas Profesor Carolina Sañudo, asal Departemen Kimia Anorganik dan Organik UB.
“Protokolnya pada setiap masalah dan langkah pertama ialah memilih karakteristik permukaan yg diinginkan”, lanjutnya. ‘contohnya, Bila kita ingin mengkaji spintronics, kita membutuhkan permukaan konduktor. sehabis bagian atas dan sifatnya telah dipengaruhi, krusial buat memilih bentuk anisotropi molekul sambil mengamati struktur kristalnya, sifat-sifatnya — dapatkah beliau menyublim?, dapatkah dia larut?, pada pelarut apa? — serta titik-titik yg mungkin penjangkaran —apakah ia memiliki gugus fungsi yang memungkinkan kemisorpsi? Jika tidak, opsi fisisorpsi apa yang dihadirkannya? ketika kami memiliki semua detail ini, kami dapat merancang protokol deposisi. contohnya, Bila molekul kita mempunyai gugus menggunakan belerang yang tersedia, kita dapat menambatkannya menggunakan chemisorption ke permukaan emas (Au).
Perangkat elektronik yg lebih mungil dan lebih efisien
buatan molekul baru dengan sifat yang lebih baik merupakan proses yg tidak terbendung, “tetapi stabilitas tidak selalu berjalan seiring menggunakan sifat magnetik. ketika ini, molekul menggunakan suhu pemblokiran tertinggi T—di bawahnya molekul berperilaku seperti magnet—sangat tidak stabil. Secara spesifik, ini merupakan senyawa organologam dan ini membuatnya sangat sulit (atau tidak mungkin) buat menyimpannya di permukaan atau menggunakannya dalam perangkat teknologi”.
untuk menaikkan desain molekul magnetik dan mendapatkan proses deposisi yang lebih efisien pada bagian atas, stabilitas magnet monomolekuler organologam (SMM) baru harus ditingkatkan Jika ingin dipergunakan secara efektif. pada sisi lain, molekul magnetik yang tidak begitu baik SMM atau yang artinya bit kuantum (qubit), atau molekul yang menghadirkan transisi elektronika yang diizinkan oleh putaran, mempunyai ciri yang membuatnya sangat sulit buat dipergunakan — karena kurangnya atau sedikit anisotropi dalam bentuk mereka atau beberapa grup penjangkaran fungsional yang memungkinkan aneka macam deposisi molekul pada bagian atas—.
“buat menghindari hal ini, perlu buat memajukan organisasi molekul D2. contohnya, membuat material bertipe organologam (MOF) dalam dua dimensi, pada mana nodul merupakan molekul yang bersangkutan dan mendepositkan lapisan nano yang telah terurut secara implisit pada suatu bagian atas. MOF 2D, pada mana setiap node artinya qubit, akan memungkinkan kita buat menerima array qubit yang dipesan di permukaan. Ini merupakan tantangan yg sangat krusial serta beberapa kelompok mirip kami sedang mengerjakannya”, merinci peneliti.
Mengurangi konsumsi energi perangkat teknologi artinya tujuan lain yang dikejar oleh teknologi pengendapan permukaan. “Perangkat yg dirancang,” lanjut peneliti, “dapat mempunyai konsumsi energi yg sangat rendah Jika dicapai perangkat yg memungkinkan berita disimpan dalam SMM, atau memakai qubit pada matriks 2D yg tertata tepat, atau sistem menggunakan molekul menggunakan transisi elektro. diizinkan oleh spin di permukaan oleh spintronics molekuler. Selain itu, mereka akan lebih cepat serta lebih kecil daripada perangkat waktu ini.
di bidang ini, buatan senyawa anorganik telah membentuk molekul magnet yang dapat bekerja pada suhu kurang lebih nitrogen cair, “serta ini ialah kemajuan akbar,” istilah peneliti. Teknologi mirip scanning tunneling microscopy (STM) serta atomic force microscopy (AFM) menggunakan ujung yang difungsikan artinya teknik yg memungkinkan buat mengidentifikasi posisi molekul pada permukaan. Secara spesifik, AFM menggunakan ujung yang difungsikan dapat menjadi teknik yang sangat berguna untuk mengkarakterisasi molekul di permukaan.
“inovasi bahwa beberapa nanometer lapisan magnesium oksida (MgO) diperlukan buat memisahkan molekul berasal permukaan buat mempertahankan sifat molekul, sesudah molekul disimpan, adalah terobosan. Perlu jua diperhatikan cakupan area bagian atas yang luas oleh lapisan tunggal molekul dengan persentase keteraturan yang tinggi, karena susunan molekul di bagian atas menggunakan cara yg berbeda dapat menghasilkan berbagai hubungan serta, oleh sebab itu, berarti tak semua molekul mempertahankan sifat-sifatnya. . ke 2 poin ini memilih buat pengembangan perangkat pada masa depan sesuai penggunaan molekul yang disimpan pada permukaan”, tegas Carolina Sañudo.
Molekul magnetik: tantangan masa depan
buat waktu ini, memperoleh SMM pada suhu tinggi, atau mensintesis qubit dengan konstanta relaksasi yang lebih usang (T1) serta saat koherensi (T2) yg memfasilitasi penggunaan pada perangkat yang lebih besar artinya tantangan bagi ahli kimia. mampu mendapatkan area luas yg dicakup oleh lapisan tunggal molekul yang sama dan teratur juga akan mewakili kemajuan yg sangat relevan, serta tantangan ini meliputi karakterisasi. buat alasan ini, penerapan teknik cahaya sinkrotron —seperti GIXRD, HAXPES, serta XMCD—akan menjadi penting.
«buat mencapai urutan molekul pada permukaan ini, pada grup Magnetisme serta Molekul Fungsional, kami mempertimbangkan buat menggunakan MOF 2D, yaitu, polimer koordinasi yang memanjang dalam dua dimensi serta terdiri berasal lapisan yg sangat tipis yang ditumpuk sang gaya Van der Waals. Tim kami jua ingin mengatasi tantangan lain, mirip mengukur saat relaksasi T1 dan T2 buat qubit yg disimpan pada bagian atas serta bisa memastikan bahwa mereka mempertahankan (atau menaikkan) nilai yg diukur”, simpul peneliti.