Учёные Томского политехнического университета совместно с коллегами из Института органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН и других научных центров впервые синтезировали сложную молекулу вердазил-нитроксильного трирадикала. Получить молекулы со схожими свойствами смогли лишь несколько исследовательских групп в мире. Молекула стабильна, может выдержать высокие температуры и обладает перспективными магнитными свойствами. Это продолжение работы по поиску перспективных органических магнитных материалов. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of the American Chemical Society.
Магниторезистентная оперативная память — одна из наиболее перспективных технологий для запоминающих устройств. Сейчас её развитие ограничено в том числе тем, что не удаётся создать магнитную ячейку памяти достаточно малого размера — из-за эффекта спонтанной перемагниченности. Этого недостатка лишены одномолекулярные магнетики на основе органических соединений: считанное количество молекул уже могут работать как единица накопителя памяти.
«При определённой температуре происходит фазовый магнитный переход, наблюдается согласованная ориентация магнитных векторов молекул, в результате материя становится единым магнитом. Буквально 20—40 молекул уже формируют микромагнит. Наша задача в этом исследовании заключалась в создании такой молекулы, которая проявляла бы свои магнитные свойства при больших температурах, была кристаллической и имела небольшое расстояние между радикальными центрами», — поясняет соавтор статьи, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Петунин.
При создании молекулы учёные работали с тремя радикальными центрами в одной молекуле, объединив их в одной сопряжённой структуре. Для синтеза они применили палладий-катализируемую реакцию вердазильного радикала с золотым комплексом нитронил-нитроксильного радикала. Протекание реакции осложнено наличием неспаренных электронов в исходных соединениях, а также объединением сразу трёх радикальных центров в одной молекуле, что влияет на её стабильность. Однако, по словам исследователей, других путей синтеза молекулы не существует.
Над синтезом молекулы работала научная группа, объединяющая учёных Томского политеха, Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН, Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского РАН и Международного томографического центра СО РАН. Исследование было выполнено в рамках проекта Российского научного фонда № 20-73-00236 «Стабильные органические радикалы как перспективные строительные блоки для новых материалов».
Следующим шагом российские учёные планируют синтезировать практически невозможные молекулы — гетероспиновые и высокоспиновые дендримеры.