Einzelmolekülmagnet
Anna KollathAC V Hauptseminar
WS 2010/11
Geschichtliche Entwicklung Was ist ein Einzelmolekülmagnet? Aufbringung an Oberflächen Anwendungen
Inhalt
Änderung des Einsatzgebietes zum Informationsspeicher → Miniaturisierung
Geschichtliche Entwicklung
Entdeckung von Molekularen Magneten:
meist Cluster mit Übergangsmetallzentren und organ. Resten/freien Radikalen, die für eine Magnetisierung eine Wechselwirkung mit anderen Molekülen brauchen→ Fernordnung
Geschichtliche Entwicklung
1993: erstmalige Entdeckung eines Einzelmolekülmagneten ( Mn12)
1998: Aufbringung einer dünnen Schicht auf eine Oberfläche
2003: einzelne Mn12-Cluster auf Filmoberfläche
Geschichtliche Entwicklung
Cluster: Übergangsmetallzentren und organische Reste/freie Radikale
Mn12 Cluster:8 äußere MnIII
4 innere MnIV
organ. Reste
Was ist ein Einzelmolekülmagnet
Langsame magnetische Relaxationszeit →großer Spin-Grundzustand →Barriere für Spin-Umkehr wenn
externes Magnetfeld entfernt wird bei tiefen T
Was ist ein Einzelmolekülmagnet
Hystereskurve: Stufen bei def. Feldern
Was ist ein Einzelmolekülmagnet
An den Stufen existieren Levelpaare mit gleicher Energie
→Tunneln nur zwischen gleichen Energieniveaus
→bei Hn: (-M+n)-Zustand
trifft +M-Zustand
Was ist ein Einzelmolekülmagnet
Magnetische axiale Anisotropie
→Jahn-Teller-Verzerrung
→vektorielle Projektion von einzelnen Ionen- anisotropien auf den Grundzustand S=10
Was ist ein Einzelmolekülmagnet
Magnetismus ist unabhängig von anderen Molekülen →keine Fernordnung
Blocking Temperature: →T > Tblock: Superparamagnetismus
→T< Tblock: ∆E groß genug um Spin- umkehr zu verhindern, Informations- speicherung möglich
Was ist ein Einzelmolekülmagnet
Vers. Methoden für Mn12 SMMs:
1) Ablagerung funktionalisierter Cluster in Lösung auf Oberflächen
2) Funktionalisierung von Cluster/ Oberfläche
3) Physikalische Methoden
4) Einbau in dünne Nanokompositfilme
Aufbringen an Oberflächen
→1) – breath-figures Methode:
•Wassertropfen als Template •Mn12 und CH2Cl2 als Lösungsmittel
•HOPG Oberfläche
Aufbringen auf Oberflächen
- LCW Methode:•Lithographically Controlled Wetting Method •Ablagerung mit Hilfe eines Stempels
•Stempel mit Moleküllösung berührt flüssige Oberfläche•positive molekulare Replika des
Stempels auf der Oberfläche
Aufbringen auf Oberflächen
→2) Funktionalisierte Cluster:
Cluster mit funktionalisierten Carboxyl-gruppen
Verbesserte chemische Stabilität
Aufbringen auf Oberflächen
Funktionalisierte Oberfläche:
Aufbringen auf Oberflächen
Funktionalisierung von Cluster und Oberfläche:
Elektrostatische WW zwischen pos. Mn12
Clustern und neg. Oberfläche
Aufbringen auf Oberflächen
→ 3) - Laser Ablation:
Materialentfernung von fester Oberfläche durch Laserbestrahlung und Transport durch Vakuum
– Photolitographische Methode:
Film-Muster auf Si/SiO2-Oberfläche
Aufbringen auf Oberflächen
→ 4) Einbau in dünne Nanokompositfilme:
2 Schritte: •Polymer/Cluster-Lsg. wird auf Glassubstrat aufgebracht•Quellung des Polymernetzwerkes
Aufbringen auf Oberflächen
Floppy disks Hard drives Tapes DVD High speed Computer
→ ein Molekül = ein Bit Information
Temperaturproblem !
Anwendungen
• http://sandisk.de/Assets/File/Downloads/photos/retail/Blue_SD_1GB.jpg,08.01.11 um 22:57.
• http://forum.bauforum24.biz/forum/uploads/post-1166-1215781679_thumb.jpg, 08.01.11 um 22:52
• Prof. Dr. B. Weber, Vorlesungsskript, Aktuelle Forschungsthemen in der Anorganischen Chemie, Universität Bayreuth.
• D. Gatteschi, Single molecule magnets: a new class of magnetic materials, Journal of Alloys and Compounds 317-318 (2001), S.8-12.
• J. Gó´mez-Segura, J. Veciana, D. Ruiz-Molina, Advances on the nanostructuration of magnetic molecules on surfaces-the case of single molecule magnets (SMM), The Royal Society of Chemistry (2007), S.3699-3707.
• D. Ruiz-Molina, G. Christou, D. N. Hendrickson, Single-Molecule Magnets, Molecular Crystals and Liquid Crystals 343 (2000), S. 17-27.
Literaturverzeichnis
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
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