Investment Group Of Marketing
IMG
(St. Petersburg, RUSSIA)
2002-2010 Your Web Site Corporation. All rights reserved.
НОВОСТИ
Инвестиционно-Маркетинговая Группа
Мономолекулярные магниты выстраиваются в линию
31.10.2010 г.
Исследователи из Италии утверждают, что им удалось связать мономолекулярный магнит [single molecule magnet (SMM)] с поверхностью золота, магнитные свойства молекулы при этом сохранились. Результаты исследования могут оказаться полезным в создании спинтронных систем – электронных устройств, работа которых основана на свойствах электронного спина.
Исследователям удалось синтезировать молекулярные магниты, которые принимают определенную энергетически выгодную ориентацию, находясь в мономолекулярном слое, расположенном на поверхности золота. (Рисунок из Nature, 2010, DOI: 10.1038/nature09478)
Мономолекулярные магниты представляют собой металлоорганические кластеры, проявляющие индивидуальные магнитные свойства – каждая молекула SMM может быть намагничена индивидуально. Это их свойство привлекает значительный интерес к применению мономолекулярных магнитов для хранения информация, и, потенциально, созданию квантовых компьютеров, однако магнитные свойства индивидуальной молекулы определяются ее ориентацией, которую зачастую достаточно трудно контролировать.
Роберта Сессоли (Roberta Sessoli) из Университета Флоренции с коллегами разработала метод, позволяющий управлять ориентацией отдельных мономолекулярных магнитов, закрепленных в виде мономолекулярного слоя на поверхности золота.
Основой мономолекулярных магнитов, разработанных в группе Сессоли, является четырехатомный кластер железа, в котором центральный атом металла окружен еще тремя. С тремя внешними атомами железа связаны короткоцепочечные органические лиганды с большим стерическим объемом, в то время, как лиганд, связанный с центральным атомом железа представляет собой длинную органическую цепь. Один из лигандов, связанных с центральным атомом, используется для закрепления всего металлоорганического соединения на поверхности золота, при этом стерическое взаимодействие лигандов, связанных с вершинами «железного треугольника», способствует пространственной ориентации молекулярной оси и, следовательно, направлению магнитного поля молекулы.
Исследователи из группы Сессоли показали, что полученные в ее группе мономолекулярные магниты обладают «магнитной памятью» - это свойство является ключевым для применения материалов в хранении информации. Ключевым моментом в процессе сохранения магнитной памяти является то, что кластер демонстрирует квантовые туннельные эффекты – частицы туннелируют из одного спинового состояния в другое; при хранении и перезаписывании данных на основе принципов спинтроники необходимо, чтобы материал мог демонстрировать дискретные состояния намагниченности.
Сессоли подчеркивает, что на настоящий момент ее работа в первую очередь представляет собой демонстрацию принципиальной возможности управления спиново-магнитным состоянием системы из мономолекулярных магнитов и надеется на то, что найдутся исследователи, заинтересованные в совместной с ее группой исследовательской работе.
Вольфганг Вернсдорфер (Wolfgang Wernsdorfer), специалист в области молекулярной спинтроники соглашается с итальянской коллегой, говоря о перспективности полученных результатов, которые, как он надеется, стимулируют дельнейший научный поиск в области дизайна и исследования свойств мономолекулярных магнитов. По словам Вернсдорфера, самое ценное в работе Сессоли заключается в том, что ей удалось преодолеть проблему, связанную с утратой мономолекулярными магнитами своих магнитных свойств в результате закрепления на поверхности металла. Вернсдорфер надеется, что теоретики теперь смогут исследовать влияние поверхностей металла на свойства мономолекулярных магнитов. Он подчеркивает, что главные вопросы заключаются в следующем – действительно ли наблюдается эффект памяти при закреплении мономолекулярных магнитов на поверхности металла и, если да, какие механизмы лежат в основе этого практически полезного свойства.
Источник:
1. Nature, 2010, DOI: 10.1038/nature09478
2. http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2261
Нанорельеф повысит активность топливных элементов
28.10.2009 г.
Электроды с особой структурой поверхности могут удвоить эффективность экологически чистых электрохимических источников энергии, сообщают исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) в статье, опубликованной недавно в он-лайн версии авторитетного журнала the Journal of the American Chemical Society.
Топливные элементы — устройства, способные вырабатывать электрический ток из водорода или иного топлива без его сжигания — считаются очень перспективным источником энергии для самых разных целей: от жилых домов и автомобилей до миниатюрных устройств, таких как мобильные телефоны и ноутбуки. Их главные преимущества — бесшумность и отсутствие выбросов парниковых газов и иных загрязнителей воздуха — до сих пор перевешивалось исключительно высокой ценой, и ученые во всем мире пытались найти какие-либо пути сделать топливные элементы дешевле в производстве.
Группа исследователей из MIT, возглавляемая адъюнкт-профессором машиностроения и материаловедения Янг Шао-Хорн (Yang Shao-Horn) разработала технологию, способную многократно увеличить активность электродов в одном из видов топливных элементов, использующем в качестве топлива метанол. В ближайшей перспективе он может вытеснить обычные батареи в портативных электронных устройствах. Поскольку в таких топливных элементах используются платиновые электроды, повышение их активности означает, что для выработки того же самого количества энергии придется потратить меньше этого дорогостоящего металла.
Существенному приросту в эффективности новые топливные элементы обязаны нанесению на поверхность материала заранее продуманного рельефа. Вместо того, чтобы оставить электрод гладким, на его поверхность создают крошечные выступы-"ступеньки»; это, как показали эксперименты, позволило увеличить выработку электрического тока примерно в два раза. Исследователи полагают, что дальнейшая разработка электродов со сложной структурой поверхности позволит увеличивать активность элемента еще больше, производя больше электроэнергии при тех же затратах платины.
«Одна из целей нашего исследования — разработка активных и стабильных катализаторов», — говорит Шао-Хорн, и, по её словам, эта новая разработка является значительным шагом к «пониманию того, как поверхностная атомная структура может повысить активность катализатора» в топливных элементах на метаноле.
В экспериментах ученые использовали наночастицы платины, размещенные на поверхности углеродных нанотрубок. До этого многие ученые экспериментировали с использованием платиновых наночастиц в топливных элементах, но результаты были очень противоречивыми — одни ученые с уменьшением размера частиц наблюдали увеличение активности, другие — ее увеличение.
Новое исследование показало, что ключевым фактором являются не размеры частиц, а структура поверхности. «Мы размещали на поверхности разное число рельефных ступенек из наночастиц и отслеживали, как меняется активность катализатора при изменении числа ступенек», — говорит Шао-Хорн. Создав поверхность с множеством ступенек, группе удалось добиться удвоенной активности электрода, и ведущиеся в этом направлении работы могут позволить увеличить ее еще больше — теоретически вплоть до десятков и сотен раз.
«Информнаука», http://www.informnauka.ru/, The Journal of the American Chemical Society
НОВОСТИ
Наука
Техника
Информационные технлогии
Биотехнологии
Нанотхнологии
Физико-химия материалов
Транспорт
Туризм
Физико-химия материалов
