В современной физике востребованы молекулы, свойства которых можно легко и предсказуемо менять с помощью внешних воздействий, в том числе света, температуры и давления. Эти соединения можно использовать при создании молекулярных переключателей, а также оптических и температурных датчиков. К числу таких соединений относятся фотохромные спиропираны – органические молекулы, которые состоят из нескольких связанных в цепочку колец. Под воздействием света «цепочка» может замыкаться (и тогда спиропиран представляет собой бесцветное вещество) либо размыкаться, т.е. выпрямляться в полисопряженную молекулу. Во втором случае соединения приобретают темно-фиолетовую окраску.
Если присоединить к молекулам спиропиранов ионы металлов, можно получить вещества, которые будут реагировать на свет не просто сменой окраски, но изменением магнитных свойств. Одно из таких соединений синтезировали ученые из Исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН. Для этого авторы смешали в атмосфере аргона (благородного газа) спиропираны и йодсодержащие соли диспрозия и тербия (металлов серебристо-серого и серебристо-белого цвета). Такие условия позволили избежать воздействия влаги, которая может привести к разрушению комплексных соединений.
Чтобы исследовать магнитные свойства полученных молекул, авторы поместили их в магнитное поле. Эксперимент показал, что при температурах, близких к температуре абсолютного нуля (от минус 272 до минус 268 градусов Цельсия), комплекс диспрозия представляет собой моноионный магнит (т.е. содержащий один ион металла). Это означает, что комплекс намагничивается под действием магнитного поля, а после его выключения сохраняет «намагниченность» в течение длительного времени. Вдобавок, этим соединением можно управлять с помощью света: под зеленым освещением комплекс распадался, а под ультрафиолетом – восстанавливался. Это свойство будет особенно ценным для применения молекулы в оптоэлектронных устройствах.
«Благодаря магнитным свойствам полученные молекулы потенциально могут лечь в основу устройств записи и хранения информации, в которых один бит информации хранит одна молекула, а не миллионы, как сейчас. Это поможет миниатюризировать современные устройства для обработки и хранения данных», – цитирует Российский научный фонд доктора химических наук Дмитрия Конарева.
