Kansainvälinen tutkijaryhmä on onnistunut valmistamaan uudenlaisia magneettisia materiaaleja, jotka koostuvat metallien ja metalliseosten sijaan molekulaarisista rakennusosista.
Tavoitteeseen päästiin orgaanisista radikaaleista ja paramagneettisista metalli-ioneista koostuvien koordinaatioverkkojen avulla.
Uusien, keveiden molekyylimagneettien ominaisuudet vastaavat perinteisiä epäorgaanisia magneettisia materiaaleja.
Ranskalaisen Paul Pascalin tutkimuskeskuksen johtamaan hankkeeseen osallistui Suomesta Jyväskylän yliopiston tutkija Aaron Mailman. Tulokset julkaistiin Science-lehdessä.
Säilyttävät hyvin magneettisuutensa
Uudet molekyylimagneetit ovat pienitiheyksisiä (noin 1.2 g cm–3), ja ne toimivat korkeissa, jopa 242 celsiusasteen lämpötiloissa.
Materiaalit ovat magneettisesti kovia, eli ne pystyvät säilyttämään magneettisuutensa ilman ulkoista magneettikenttää.
Sen lisäksi, että uudenlaisten molekyylimagneettien fysikaaliset ominaisuudet ovat loistavat, myös niiden valmistus on tutkijoiden mukaan suoraviivaista.
”Työssä käytetty valmistusmenetelmä on hyvin yleinen, ja sitä voidaan hyödyntää muihin vastaavanlaisiin yhdisteisiin”, sanoo Aaron Mailman, jonka vastuulla oli yhdisteiden analyyttisen koostumuksen ja spektroskooppisten ominaisuuksien selvittäminen.
Uusilla magneeteilla on tosin huonojakin puolia, joita ovat alhainen kiteisyys ja reaktiivisuus myös ilman happi- ja vesimolekyylien kanssa.
Sopisivat esimerkiksi älypuhelimiin
Magneetteja käytetään laajalti monissa arkipäiväisissä esineissä lasten leluista kodinkoneisiin ja muihin sähkölaitteisiin.
Samoin esimerkiksi energiantuotanto ja -siirto sekä tieto- ja viestintätekniikka tarvitsevat magneettisia materiaaleja.
Viime vuosina magneettien käyttö teollisuudessa on lisääntynyt merkittävästi sähköautojen myötä.
Myös uusien molekyylimagneettien kehittäjien tähtäimessä ovat materiaalit, joita voitaisiin hyödyntää käytännön sovelluksissa.
”Tämäntyyppiset materiaalit voivat tulevaisuudessa soveltua magnetoelektroniikkaan, magneettisiin sensoreihin ja tiedon tallennukseen erityisesti keveissä ja pienissä laitteissa, kuten älypuhelimissa ja satelliiteissa”, sanoo hanketta koordinoinut tutkija Rodolphe Clérac.
(Kuva: Rodolphe Clérac) Kemistien haaveena oli pitkään löytää uusia, korkeissa lämpötilassa toimivia magneettisia materiaaleja. Molekyylimagneettien myötä tavoite on nyt saavutettu.
