Daten speichern mit maßgeschneiderten Molekülen
Rationelles Design der magnetischen Anisotropie ermöglicht Speichermagnete aus einzelnen Molekülen.
Wissenschaftler der Freien Universität Berlin, der Universität Stuttgart und des Max-
Abb.: Wie in dieser Skizze zu sehen, könnten Moleküle in neuartige Datenspeichersysteme eingebaut werden – links oben die molekulare Struktur, rechts oben die magnetische Hystereseschleife und die Energiebarriere zwischen den zwei Ausrichtungen der Magnetisierung. (Bild: Joris von Slageren, U. Stuttgart)
In aktuellen Datenspeichersystemen sind die Daten auf makroskopischer Längenskala gespeichert – aber das große Ziel ist, Daten in einzelnen Molekülen zu speichern. Bisher war dies nicht in Reichweite. Aufgrund ihrer stabilen Magnetisierung sind Einzelmolekülmagneten vielversprechende Kandidaten für die Datenspeicherung auf molekularer Ebene. Die Stabilität der Magnetisierung nimmt mit steigendem Spin, also magnetischem Moment, und mit steigender Anisotropie, also Richtungsabhängigkeit, zu. Allerdings führt die Zunahme des Spins zu einer Abnahme der Anisotropie, und daher nimmt die Stabilität der Magnetisierung nicht zu. Direktes Maßschneidern der magnetischen Anisotropie mittels eines rationellen chemischen Designs von Einzelmolekülmagneten ist jedoch extrem anspruchsvoll. Hierbei gelang nun ein wichtiger Durchbruch.
Margarethe van der Meer von der Freien Universität Berlin hat die völlig luft- und feuchtigkeitsstabile Verbindung synthetisiert: „Ich war auf der Suche nach größeren Molekülen, und es hat mich überrascht, dass sogar noch kleinere Moleküle genauso gut funktionieren“, sagt die Doktorandin. Die eingehende Untersuchung durch Doktorandin Yvonne Rechkemmer von der Universität Stuttgart führte zu einem ausführlichen Verständnis, warum dieses Molekül solche vorteilhafte Eigenschaften aufweist. „Ein interessantes Material zu finden, ist das eine, klare Designziele für verbesserte Materialien formulieren zu können, ist etwas anderes“, konstatiert sie.
Die von Mihail Atanasov vorgenommenen umfangreichen Rechnungen basieren auf dem Programm ORCA von Frank Neese und seinem Team. Sie verdeutlichten genau, wie die molekulare Struktur mit der magnetischen Stabilität zusammenhängt. Der nächste Schritt ist nun, das Material zu verbessern, damit die Betriebstemperatur erhöht werden kann. Biprajit Sarkar unterstreicht: „Wir haben jede Menge Ideen, wie wir das Material weiterentwickeln können, da wir nun verstehen, woher dessen Eigenschaften rühren.“
FU Berlin / DE