在二氧化硅表面上获取和观察单分子磁体

（Nanowerk News）在获得单分子磁体（SMM）领域的最新研究之后，科学家们朝着获得超致密磁存储器和分子神经网络，特别是自缔合存储器的构造迈出了又一步以及作为人类大脑模型运行的多准则优化系统。
有趣的是，这是通过使用普通化学实验室中可用的方法来实现的（纳米材料，“如何控制固定的Mn 12 –硬脂酸单分子磁体的分布”）。
一平方毫米的磁存储设备中多达1亿个位？由单分子组成的神经网络？波兰科学院核物理研究所分子工程和纳米电子学系的Lukasz Laskowski领导的团队开展的工作着重于分离分子磁体的单个粒子，这使我们更接近实现这些目标。
直到1980年代末，一种普遍接受的观点是，铁磁特性与晶体结构有关，并且仅与适当体积的晶体有关。然而，在1991年，出现了由Mn 12 O 12（OAc）16（H 2 O）4分子制成的材料，也被称为Mn 12-硬脂酸酯，这与这种普遍的观点相矛盾。

事实证明，在一定温度以下，该材料表现出铁磁性能。值得强调的是，这些磁性不是铁磁性的情况下的晶体结构的特性，而是单个分子的特性。这就是为什么这种类型的材料被称为单分子磁体（SMM）。

呈现的纳米复合材料的示意图：Mn 12-硬脂酸锰单分子磁体分离到球形二氧化硅表面上（来源：IFJ PAN）

不难想像这种化合物在超密集存储单元或神经网络元素中的应用。因此，似乎单分子磁体将很快被广泛使用。但是，这没有发生。这可能是由于它们分离问题以及获得正确的单个分子系统而导致的，这些系统彼此之间的距离足够远，从而阻止了它们相互影响。
此外，在获得这种系统之后，有必要开发一种用于观察小至2 nm的分子的方法。
那么，如何才能充分利用单分子磁体的性能呢？如何将此类材料的单个颗粒排列在基材上，以使它们不会失去其性能？如何验证这种系统的出现？为此需要使用复杂的技术吗？
该项目的基本假设是在磁性中性基板上获得分离的单分子磁体，并且无需使用先进的实验室技术即可直接观察此类分子。优先事项是随后将开发的程序用于商业应用。
在根据物理化学和机械特性以及分子结构选择了材料的特性之后，有必要开发一种合成方法，以使原子可以预期地自我排列，从而生成所需的纳米材料。然后，研究人员必须选择单分子磁体，基质（基质），基质表面上锚定分子的类型，控制其分布的方式和它们之间的距离以及直接观察此类物质的方法。分子。
在选择可能类型的单分子磁体的阶段，Mn 12-硬脂酸锰化合物被认为是最有前途的。该粒子具有高的基态自旋S = 10，因此具有很强的磁矩。由于一些修改，获得了可溶形式的Mn 12-硬脂酸酯，此外还证明了它对大气的影响更强。
在考虑所用介质的类型和形式时，科学家考虑了对所得材料进行观察的方面。成功的明确确认将是在基质表面上直接观察到Mn 12-硬脂酸分子。然而，由于它们只有约2nm的小尺寸，所以这是困难的。
结果证明是球形二氧化硅的应用。将单分子磁体沉积在直径约为300 nm的球形二氧化硅颗粒上。由于这种基板的球形和相对较小的尺寸，可以使用透射电子显微镜（TEM）清楚地观察到它们。特别是，该团队专注于观察这种球体的整个视界（外围）并检测固定在其上的单分子磁体。

所呈现的纳米复合材料的各个合成步骤的透射电子显微镜（TEM）图片：Mn 12-硬脂酸Mn12单分子磁体分离到球形二氧化硅表面上。（来源：IFJ PAN）