Imants d’una sola molècula per al futur de la investigació en tecnologies quàntiques
Un equip internacional liderat per l’Institut de Ciència Molecular (ICMol) de la Universitat de València ha obert un nou camí en la investigació de les anomenades molècules imant. Ha desenvolupat un nanoimant de gran simplicitat i alta estabilitat, que suposa una eina eficaç per a la ciència bàsica de la qual partiran les tecnologies quàntiques del futur. El treball apareix publicat en la revista Chem.
Els imants d’una sola molècula (SMM) o nanoimans moleculars són especialment interessants per al futur de la investigació en tecnologies quàntiques. Tot i això, el seu funcionament a temperatures molt baixes –per baix de 77 K (-196 °C)– i la seua summa fragilitat davant la presència d’oxigen en dificulten l’ús en la preparació de dispositius que permeten una experimentació més sofisticada per avançar en aquest camp de la ciència bàsica.
El treball que l’ICMOl acaba de publicar en la revista Chem presenta un enfocament nou per aconseguir SMM molt estables a una temperatura relativament alta a pesar d’una barrera energètica molt dèbil. La molècula proposada en aquest cas està basada en un ió de disprosi coordinat unilateralment, emprant una gàbia d’azafullerè que encapsula un únic ió. L’equip ha aconseguit estabilitzar l’estat d’espín del complex durant 100 segons fins a 45 k, un paràmetre sorprenentment bo considerant com és de baixa la barrera efectiva que presenten aquests materials, cosa que suggereix que el mecanisme físic que regeix les seues propietats no és l’habitual.
“El problema de perdre l'aprofitament dels fenòmens quàntics en pujar la temperatura és força general. Per això, tot el que aprenguem amb les nostres molècules sobre desacoblar temperatura i comportament quàntic pot ser útil per a la investigació en ciència i tecnologies quàntiques”, comenta Alejandro Gaita-Ariño, coautor del treball. “La molècula es pot optimitzar encara més, i la seua estabilitat química significa que té potencial per ser utilitzada en nanodispositius quàntics”, afegeix el científic.
El treball està firmat, entre d’altres, per Alejandro Gaita Ariño, investigador distingit del programa CIDEGenT de la Generalitat; el catedràtic de Química Inorgànica i director de l’ICMol, Eugenio Coronado, i Ziqi Hu, que actualment desenvolupa els seus treballs a la Universitat de Ciència i Tecnologia de la Xina.
Com a assumpte d’interès afegit, cal destacar que el modelatge de les propietats magnètiques d’aquest compost s’ha dut a terme mitjançant un programa de cost computacional molt baix, programat a l’ICMol per Gérliz Gutiérrez-Finol, tècnica de suport a la investigació i cofirmant de l’article. Aquest treball participa, així, de la tendència anomenada ‘computació frugal’, que tracta de revertir l’acceleració de la petjada de carboni dels supercomputadors de càlcul científic.
L’Institut de Ciència Molecular (ICMol) de la Universitat de València centra el treball en els aspectes moleculars de la nanociència i en l’estudi de materials que presenten propietats magnètiques, elèctriques o òptiques. Des del 2015, és un centre reconegut ministerialment com a Unitat d’Excel·lència Maria de Maeztu.
