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El primer imán de una sola molécula de alta temperatura puede revolucionar la capacidad de almacenamiento del disco duro


En el mundo digital actual, una de las necesidades tecnológicas más urgentes es encontrar más y mejores formas eficientes de almacenar y procesar información digital.

Un descubrimiento reciente y revolucionario del primer imán de molécula única (SMM) de alta temperatura del mundo abre las puertas a futuros desarrollos emocionantes en el aumento masivo de la capacidad de almacenamiento en discos duros sin aumentar su tamaño físico.

Antes de la publicación del estudio Histéresis magnética hasta 80 Kelvin en un imán de molécula única de metaloceno de disprosio dirigido por el profesor de química Richard Layfield de la Universidad de Sussex en Inglaterra, solo era posible sintetizar imanes de molécula única con temperaturas de bloqueo que eran alcanzado por enfriamiento con helio líquido considerablemente caro y escaso.

El equipo de la Universidad de Sussex en colaboración con la Universidad Sun-Yat Sen en China y la Universidad de Jyväskylä en Finlandia, informó sobre un nuevo imán de molécula única (SMM) que es un tipo de material que retiene información magnética hasta un bloqueo característico temperatura.

En el artículo, publicado en la revista Ciencias, los científicos explican cómo diseñaron y sintetizaron con éxito el primer SMM con una temperatura de bloqueo superior a 77 K, el punto de ebullición del nitrógeno líquido, que es barato y de fácil acceso.

"Los imanes de una sola molécula se han pegado firmemente en el régimen de temperatura de helio líquido (-196 ° C) durante más de un cuarto de siglo. Habiendo propuesto anteriormente un modelo para la estructura molecular de un SMM de alta temperatura, ahora hemos refinado nuestra estrategia de diseño a un nivel que permita el acceso al primer material de este tipo ", dijo el profesor Richard Layfield.

Los SMM son moléculas con la característica de recordar la dirección de un campo magnético que se les ha aplicado durante períodos de tiempo relativamente largos una vez que el campo magnético está apagado. Esto hace posible escribir información en moléculas.

"Nuestro nuevo resultado es un hito que supera un obstáculo importante para el desarrollo de nuevos materiales de almacenamiento de información molecular y estamos entusiasmados con las perspectivas de avanzar en el campo aún más", dijo el profesor Layfield.

Primer imán de molécula única de alta temperatura

Según el Resumen, los imanes de una sola molécula (SMM) que contienen solo un centro metálico pueden representar el límite de tamaño inferior para los materiales de almacenamiento de información magnética basados ​​en moléculas. Actualmente, todos los SMM requieren enfriamiento con helio líquido para mostrar efectos de memoria magnética.

Los científicos informan sobre una estrategia química para acceder al catión de metaloceno disprosio que muestra histéresis magnética por encima de las temperaturas del nitrógeno líquido. Según el Resumen, la temperatura de bloqueo magnético de Tsegundo = 80 K para este catión supera una barrera esencial para el desarrollo de dispositivos nanomagnéticos que funcionan a temperaturas prácticas.

Entendiendo el magnetismo molecular

Nuevas perspectivas de los cálculos

El nuevo compuesto de metaloceno disprosio es la culminación de varios años de investigación científica. Según los científicos, el proyecto ha requerido el desarrollo de nuevos enfoques en la química organometálica de los lantánidos, así como un conocimiento profundo de la relación entre la estructura electrónica microscópica y las propiedades magnéticas de los sistemas estudiados.

"Los métodos computacionales basados ​​en la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad juegan un papel importante en la caracterización y diseño de nuevos imanes de una sola molécula. Los grandes recursos computacionales disponibles en la actualidad han permitido, por ejemplo, aclarar la interacción entre las vibraciones de los cristales y las estructura de las moléculas estudiadas en el presente trabajo ", explica la investigadora postdoctoral Akseli Mansikkamäki del departamento de química de la Universidad de Jyväskylä.

Aplicaciones tecnológicas para el imán de molécula única (SMM)

Los imanes de una sola molécula tienen potencial para aplicaciones importantes, como medios de almacenamiento digital de alta densidad, así como partes de microprocesadores en computadoras cuánticas. Hasta ahora, los desarrollos de aplicaciones prácticas han encontrado desafíos, ya que los imanes de una sola molécula funcionan solo a temperaturas extremadamente bajas.

Según la investigación, sus propiedades de memoria intrínseca a menudo desaparecen si se calientan más de unos pocos grados por encima del cero absoluto (-273 ° C). Sin embargo, el primer SMM puede cambiar esto, permitiendo avances en la computación cuántica.

La computación cuántica es una computación que utiliza fenómenos mecánicos cuánticos como la superposición, el entrelazamiento y la interferencia.

Computadoras cuánticas y mecánica cuántica explicadas por la Dra. Talia Gershon de IBM, directora senior de investigación cuántica

Una actualización sobre computadoras cuánticas 2018 por el futurista y autor Christopher Barnatt

Según Christopher Barnatt, con el tiempo, Intel podría estar fabricando pequeños procesadores cuánticos que contienen miles o millones de qubits. "A diferencia de los microprocesadores convencionales, estos tendrán que estar muy fríos hasta casi el cero absoluto", dice Barnatt.

Colaboración británico-finlandesa-china

El imán de una sola molécula que va a desempeñar un papel tan importante en el futuro de la computación cuántica fue el resultado del esfuerzo coordinado de tres universidades.

El trabajo sintético y la caracterización de los compuestos preparados estuvo a cargo del grupo de investigación del profesor Layfield, mientras que las mediciones magnéticas se realizaron en la Universidad Sun Yat-sen bajo la dirección del profesor Ming-Liang Tong. La investigadora posdoctoral Akseli Mansikkamäki realizó cálculos y análisis teóricos en el Departamento de Química de la Universidad de Jyväskylä.

El estudio también proporciona información y una hoja de ruta sobre cómo mejorar aún más las propiedades magnéticas de los SMM y cómo acercar a la realidad aplicaciones tecnológicas interesantes, incluida la computación cuántica.


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