Imanes de una sola molécula para el futuro de la investigación en tecnologías cuánticas
Un equipo internacional liderado por el Instituto de Ciencia Molecular (ICMol) de la Universitat de València ha abierto un nuevo camino en la investigación de las llamadas ‘moléculas imán’. Ha desarrollado un nanoimán de gran simplicidad y alta estabilidad, que supone una herramienta eficaz para la ciencia básica de la que partirán las tecnologías cuánticas del futuro. El trabajo aparece publicado en la revista Chem.
Los imanes de una sola molécula (SMM) o nanoimanes moleculares son especialmente interesantes para el futuro de la investigación en tecnologías cuánticas. Sin embargo, su funcionamiento a temperaturas muy bajas –por debajo de 77 K (-196 °C)– y su suma fragilidad ante la presencia de oxígeno dificultan su uso en la preparación de dispositivos que permitan una experimentación más sofisticada para avanzar en este campo de la ciencia básica.
El trabajo que el ICMol acaba de publicar en la revista Chem presenta un enfoque novedoso para conseguir SMM muy estables a una temperatura relativamente alta a pesar de una barrera energética muy débil. La molécula propuesta en este caso está basada en un ion de disprosio coordinado unilateralmente, empleando una jaula de azafullereno que encapsula un único ion. El equipo ha conseguido estabilizar el estado de espín del complejo durante 100 segundos hasta 45 k, un parámetro sorprendentemente bueno considerando lo baja que es la barrera efectiva que presentan estos materiales, lo que sugiere que el mecanismo físico que rige sus propiedades no es el habitual.
“El problema de perder el aprovechamiento de los fenómenos cuánticos al subir la temperatura es bastante general. Por eso, todo lo que aprendamos con nuestras moléculas sobre desacoplar temperatura y comportamiento cuántico puede ser útil para la investigación en ciencia y tecnologías cuánticas”, comenta Alejandro Gaita-Ariño, coautor del trabajo. “La molécula puede optimizarse aún más, y su estabilidad química significa que tiene potencial para ser utilizada en nanodispositivos cuánticos”, añade el científico.
El trabajo está firmado, entre otros, por Alejandro Gaita Ariño, investigador distinguido del programa CIDEGenT de la Generalitat; el catedrático de Química Inorgánica y director del ICMol, Eugenio Coronado, y Ziqi Hu, que actualmente desarrolla sus trabajos en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China.
Como asunto de interés añadido, cabe destacar que el modelado de las propiedades magnéticas de este compuesto se ha realizado mediante un programa de muy bajo coste computacional, programado en el ICMol por Gérliz Gutiérrez-Finol, técnica de apoyo a la investigación y cofirmante del artículo. Este trabajo participa, así, de la tendencia denominada ‘computación frugal’, que trata de revertir la aceleración de la huella de carbono de los supercomputadores de cálculo científico.
El Instituto de Ciencia Molecular (ICMol) de la Universitat de València centra su trabajo en los aspectos moleculares de la nanociencia y en el estudio de materiales que presentan propiedades magnéticas, eléctricas u ópticas. Desde 2015, es un centro reconocido ministerialmente como Unidad de Excelencia María de Maeztu
