Un sogno di molte generazioni di ricercatori è stato realizzato da una scoperta fatta dagli scienziati del Centro regionale di tecnologie e materiali avanzati (RCPTM) dell'Università Palacky di Olomouc. Utilizzando il grafene, una forma ultrasottile di carbonio, questi scienziati hanno preparato il primo magnete non metallico che mantiene le sue proprietà magnetiche fino a temperatura ambiente. Così facendo, hanno smentito la vecchia credenza che tutti i materiali con magnetismo a temperatura ambiente siano basati su metalli o sui loro composti. Il grafene magnetico modificato chimicamente ha una vasta gamma di potenziali applicazioni, in particolare nel campo della biomedicina e dell'elettronica. Il lavoro degli scienziati cechi è stato recentemente pubblicato in Comunicazioni sulla natura .

"Per molti anni, abbiamo sospettato che il percorso verso il carbonio magnetico potesse coinvolgere il grafene, un singolo strato bidimensionale di atomi di carbonio. Sorprendentemente, trattandolo con altri elementi non metallici come fluoro, idrogeno, e ossigeno, siamo riusciti a creare una nuova fonte di momenti magnetici che comunicano tra loro anche a temperatura ambiente. Questa scoperta è vista come un enorme progresso nelle capacità dei magneti organici, "dice Radek Zbořil, uno dei principali autori del progetto e direttore di RCPTM.

L'idea e lo studio sono nati esclusivamente dal lavoro degli scienziati di Olomouc, che ha anche sviluppato un modello teorico per spiegare l'origine del magnetismo in questi materiali di carbonio. "Nei sistemi metallici, i fenomeni magnetici derivano dal comportamento degli elettroni nella struttura atomica dei metalli. Nei magneti organici che abbiamo sviluppato, le caratteristiche magnetiche emergono dal comportamento dei radicali chimici non metallici che trasportano elettroni liberi, "dice Michal Otyepka, un co-creatore del modello teorico il cui lavoro sul progetto è stato condotto nell'ambito di una prestigiosa sovvenzione del Consiglio europeo della ricerca (ERC). "Sono lieto che il primissimo lavoro sui temi affrontati dal progetto ERC abbia prodotto risultati così importanti, " Aggiunge.

Il percorso da questa scoperta alle applicazioni pratiche può essere relativamente lungo. Però, la gamma di potenziali usi è enorme. "Penso che non solo il nostro team di Olomouc, ma anche l'ampia comunità scientifica vorrà sfruttare l'enorme superficie del grafene e il potenziale di combinare la sua conduttività unica e le proprietà elettroniche con il magnetismo. Tali materiali magnetici a base di grafene hanno potenziali applicazioni in i campi della spintronica e dell'elettronica, ma anche in medicina per la somministrazione mirata di farmaci e per la separazione di molecole mediante campi magnetici esterni, "dice Jiri Tucek, il cui lavoro si concentra sul magnetismo allo stato solido. Gli scienziati cechi stanno già collaborando con colleghi del Giappone e del Belgio per esaminare le applicazioni dei magneti organici e per sviluppare modelli teorici accurati che descrivano le proprietà magnetiche uniche di questi nuovi materiali.

Oltre ai magneti a base di carbonio, il team di ricerca di Olomouc ha recentemente riportato la scoperta dei magneti metallici più piccoli del mondo, anche in Comunicazioni sulla natura . Secondo il professor Zbořil, questo non sarà certamente il contributo finale del team alla ricerca sul magnetismo. "Abbiamo compiuto diversi passi importanti verso lo sviluppo delle prime molecole magnetiche il cui magnetismo può essere manipolato a temperatura ambiente. Recenti esperimenti nei nostri laboratori hanno chiaramente confermato la possibilità di creare tali molecole, e stiamo attualmente collaborando con il gruppo del professor Pavel Hobza per sviluppare spiegazioni teoriche dettagliate per il comportamento unico di questi magneti molecolari. mi propongo di essere, per la terza volta, più veloce dei team di ricerca concorrenti in tutto il mondo, soprattutto dato l'impatto potenzialmente immenso dei materiali magnetici organici in campi come l'elettronica molecolare e il rilevamento, " dice Zbořil.