I magneti a singola molecola (SMM) hanno attirato molta attenzione di recente. Ciò è dovuto all'aumento della domanda di prodotti più veloci, sistemi informatici più duraturi e a basso consumo energetico, e la necessità di una maggiore capacità di archiviazione dei dati.

Parzialmente supportato dal progetto PhotoSMM finanziato dall'UE, i ricercatori hanno introdotto un nuovo design per gli SMM che potrebbe portare all'archiviazione di informazioni su scala nanometrica. I loro risultati sono stati pubblicati di recente nel Angewandte Chemie rivista. Gli SMM sono un tipo di composto complesso in grado di trattenere informazioni magnetiche a basse temperature. Come spiegato dalla dottoressa Lucie Norel, uno dei ricercatori del team, "a causa dell'uso prominente delle tecnologie di memorizzazione delle informazioni basate sulla magnetizzazione nella nostra vita quotidiana, SMM che sono in grado di interconvertire tra due stati con direzioni di magnetizzazione opposte ricevono una grande attenzione."

Riassumendo gli obiettivi del progetto su CORDIS, ha aggiunto:"Il potenziale è enorme per i sistemi SMM che dimostrerebbero il campo magnetico e i cambiamenti guidati dalla luce nelle loro proprietà ottiche e magnetiche perché potrebbero riprodurre su una singola molecola lo stesso tipo di effetti magneto-ottici che vengono utilizzati per alcune correnti tecnologie di archiviazione dei dati".

Limitazioni di SMM

I dischi rigidi dei computer sono costituiti da materiale magnetico che registra i segnali digitali. Più piccoli sono i minuscoli magneti, più informazioni possono memorizzare. Anche se le unità a disco rigido sono ora misurate in migliaia di gigabyte anziché in decine, c'è ancora bisogno di sviluppare nuovi mezzi di archiviazione dei dati che siano densi ed efficienti dal punto di vista energetico. Per esempio, nel 2017 un gruppo di ricercatori dell'IBM ha dimostrato il più piccolo dispositivo di memorizzazione magnetica al mondo costruito attorno a un singolo atomo, come presentato nella rivista 'IEEE Spectrum'. È anche possibile progettare molecole con proprietà magnetiche personalizzate che potrebbero avere applicazioni nell'informatica quantistica, grazie alle tecniche di chimica sintetica sviluppate dagli scienziati che lavorano sugli SMM.

Però, spostare queste tecnologie dal laboratorio al mainstream rimane una sfida perché non funzionano ancora a temperatura ambiente e richiedono metodi costosi per il raffreddamento. Ad esempio, singoli atomi e SMM potrebbero essere raffreddati con elio liquido a una temperatura di -269 °C. Inoltre, i magneti molecolari più potenti sono per lo più instabili in presenza di aria e acqua, così gli scienziati si sono concentrati sull'innalzamento della temperatura alla quale si può osservare l'effetto della memoria magnetica.

Gli SMM progettati dai ricercatori dell'Istituto di scienze chimiche di Rennes, in collaborazione con un team dell'Università della California, Berkeley, hanno la capacità di essere manipolati in presenza di aria. Questo è importante per il loro potenziale utilizzo nella memorizzazione magnetica delle informazioni, secondo la squadra. Nelle stesse parole degli autori:"I primi complessi di disprosio con un ligando di fluoruro terminale sono ottenuti come composti stabili all'aria".

Il disprosio (Dy) è un elemento chimico del gruppo di elementi dei lantanidi. Nel Angewandte Chemie articolo di giornale, concludono:"abbiamo presentato i primi complessi DyIII recanti un ligando fluoruro terminale ed esplorato l'influenza di questa interazione metallo-ligando altamente elettrostatica sulla struttura elettronica".

Il progetto PhotoSMM (Single Molecule Magnets light-switching with photochromic ligands) dimostrerà che un input luminoso può indurre una modifica delle proprietà magnetiche e ottiche di SMM monometallici o bimetallici.