新型磁性有機分子或預示可塑性計算機記憶體

期待已久的在室溫下磁化的穩定有機分子的發現

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一種新型磁性分子可能為可以像塑膠一樣彎曲和彎折的計算機記憶體指明方向。一個研究小組合成了三種碳基(有機)鎳化合物,這些化合物在室溫下會自發磁化——這是一種極其罕見的發現。如果研究人員能夠弄清楚這些材料是如何形成的以及如何控制這個過程,他們也許能夠將類似的化合物變成柔韌的磁性塑膠。

不列顛哥倫比亞省維多利亞大學的化學家羅賓·希克斯說,過去的磁性有機材料的例子要麼在空氣中不穩定,要麼主要由金屬製成,使得它們不適合連線成塑膠。他是本週《自然》雜誌上報道這一發現的研究的主要作者。“在實際製造在室溫下具有磁性的分子方面,成功的案例相對較少,”他說。

新的分子本身不能製成塑膠,因為它們會結塊成不溶解的鬆散粉末。但希克斯說,發現三種相關的分子表明還有許多其他分子等待被發現。“原則上,我們有能力以相對微妙的方式改變有機物的結構,”他說,例如使其更易溶。


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這一發現部分是偶然的。研究人員將富含有機氮的化合物與鎳原子和水混合。通常在這樣的反應中,多個有機分子會附著到每個金屬離子上,因此應該只需要相對少量的鎳。但希克斯說,他的博士後研究員拉賈薩潘·賈恩注意到化學物質在反應中沒有完全用完,所以他們不斷新增鎳以觀察會發生什麼。最終,他們在試管中得到了一種泥狀粉末。

克拉克大學的實驗物理學家克里斯托弗·蘭迪說,該小組似乎發現了一條全新的磁性分子途徑,他沒有參與這項研究。

儘管希克斯的團隊無法確定分子的確切結構或它們的形成方式,但他們發現,在這種情況下,每個有機分子最終都帶有兩個鎳原子。希克斯說,磁性可能源於鎳離子上的一個孤立的(未配對的)電子,因此鎳離子將帶正電荷,以及有機分子上的另一個電子,使其帶負電荷。

要具有磁性,分子必須具有孤立的電子,這些電子就像微小的條形磁鐵。通常,電子會配對並相互抵消磁性,但希克斯說,實驗中使用的有機分子經過選擇,因為它們可以容忍額外的電子。

“這是 10 年來的第一個重大進步,這就是令人鼓舞的地方,”蘭迪說。“將會有很多化學家回到實驗室。”

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