您现在的位置是:首页 >科技 > 2021-02-14 06:24:41 来源:

分子磁力与信使电子相结合

根据威斯康星大学麦迪逊分校John Berry实验室的新工作,电子可以是一个有说服力的群体,或者至少是一群健谈。

不成对电子的旋转是永磁的根源,经过10年的设计和重新设计,Berry的实验室制造了一种通过控制这些旋转的不寻常方式获得磁场强度的分子。

Berry说,研究生Jill Chipman创建的新结构可能会导致量子计算方面的突破,这种方法具有如此巨大的潜力,可能会破坏当今基于硅的超级计算机,就像电话打电报一样:一个伟大的飞跃开始了陷入无关紧要。

不成对电子的存在和活动或“自旋”设定了永磁体的强度,因此具有高度旋转的分子是化学家的理想目标。Berry解释说,新的磁性分子中异常大的自旋是由“信使电子”产生的,它在棒状分子两端的不成对电子之间穿梭,并说服所有三个电子采用相同的自旋。

旋转协议,行话中的“正交性”,增加了永磁体的强度。

威斯康星大学麦迪逊化学教授贝瑞指出,在其他材料中,行进的电子倾向于抵抗磁中心的旋转,从而降低磁场强度。然而,在Chipman的新创作中,信使电子专注于和谐:就像一个旅行的社会工作者,它使两个远程不成对电子采取相同的旋转,增加强度和/或耐久性。

“化学 - 欧洲期刊”中描述的这种新分子含有碳,镍,氯,氮和钼,但缺乏昂贵的稀土元素,这些元素一直困扰着超强新磁体商业化的努力。它的结构表明该分子可以形成聚合物 - 一种像塑料中那样的重复单元链 - 提高了更便宜,更强磁体的可能性。

“我们试图在10年前从这个分子中去除电子,所以它的每一端都有一个不成对的电子,但没有达到远,”贝瑞说。“我们从此了解到,这种化学物质对温度非常敏感,因此Jill必须开发一种低温工艺,依靠干冰将其冷却至-78摄氏度。”

Berry说,“旅行社会工作者”电子建立了“一种可用于制造许多新型磁性分子的设计原理,这些磁性分子表现为小磁棒”。

去年夏天,一种称为SQUID磁力计(超导量子干涉装置)的仪器也能够实现这一发现,该仪器能够以高于绝对零度2度以下的精度测量磁性。

贝瑞说,磁铁创新的大部分焦点都集中在力量上,“但人们都在寻找各种各样的东西。出于不同的技术原因,我们需要永磁体和具有短暂磁化的永磁体。磁铁广泛应用于超冷制冷,电机,计算机硬盘和电子电路。“

Berry说,通过下一步,将磁体小型化为单个分​​子,可以实现量子计算。量子计算对于化学家来说尤其有益,他们在尝试模拟作为面包和黄油的化学反应时面临着惊人的复杂性。