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!