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Magneti costituiti da pochi atomi metallici potrebbero consentire di costruire dispositivi di memorizzazione radicalmente più piccoli e sono stati recentemente proposti anche come componenti per dispositivi spintronici. C'è solo un ostacolo sulla strada. È stato visto che i magneti di dimensioni nanometriche funzionano solo a temperature di pochi capelli sopra lo zero assoluto.

Ora uno studente di chimica all'Università di Copenhagen ha dimostrato che i magneti molecolari che utilizzano i metalli rutenio e osmio mantengono le loro proprietà magnetiche a temperature più elevate. Molto probabilmente a causa dell'accoppiamento spin-orbita più grande e della nuvola di elettroni più diffusa presente in questi elementi più pesanti. Alcune delle sue scoperte sono state recentemente pubblicate in Chimica:una rivista europea .

Kasper Steen Pedersen sta studiando per un master all'Università di Copenhagen. Come molti altri nel suo campo prescelto del magnetismo molecolare, aveva lavorato con magneti basati su ioni metallici 3D dal ferro. Questa sembra una scelta ovvia quando si lavora con magneti ordinari che di solito consistono di circa un trilione di atomi. I magneti a singola molecola sono molecole isolate che si comportano come veri magneti ma non presentano un ordine tridimensionale caratteristico di un magnete. Sebbene interessante dal punto di vista della ricerca fondamentale, la necessità di temperature molto basse rende i minuscoli magneti inutili per qualsiasi applicazione pratica. Quindi Pedersen voleva vedere se fosse possibile un'altra virata.

"Quando dai un'occhiata alla tavola periodica degli elementi, la soluzione sembra ovvia. Rutenio e osmio sono nello stesso gruppo nella tavola periodica del ferro, quindi dovrebbe essere possibile creare magneti anche da queste sostanze utilizzando le nostre conoscenze sui magneti molecolari a base di ferro", afferma Pedersen.

Come si è scoperto, la sintesi chimica necessaria per costruire magneti molecolari con le sostanze era relativamente semplice. Ma le proprietà misurate erano sorprendenti.

"Le proprietà chimiche sono le stesse per questi metalli come per il ferro. Ma le proprietà fisiche dei nuovi magneti si sono rivelate molto diverse da quelle fatte di ferro. Fondamentalmente, il magnetismo nasce dallo spin dell'elettrone ma anche dal moto dell'elettrone attorno al nucleo. Quest'ultimo contributo, che è molto grande per il rutenio, osmio e altri elementi pesanti, è stato ampiamente ignorato dalla comunità scientifica, ma ora abbiamo dimostrato, sperimentalmente, questo è un effetto molto pronunciato. E questo è assolutamente nuovo ed eccitante", spiega Kasper Steen Pedersen.

L'uso di metalli non convenzionali per i suoi magneti ha permesso a Pedersen di aumentare la temperatura critica solo di pochi Kelvin. Però, l'intrigante risultato che il movimento degli elettroni gioca un ruolo importante per le proprietà magnetiche apre la strada a nuovi approcci sintetici ai nanomagneti molecolari con temperature critiche elevate senza precedenti.

"Non mi convincerai a definirlo una svolta. Ma è un risultato notevole per il campo", conclude Kasper Steen Pedersen.