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由单分子形成的磁体在数据存储方面具有特殊的意义，因为这种在每个单分子上存储一个比特的能力可以极大地增加计算机的存储容量。研究人员现在已经开发出一种新的具有特殊磁性硬度的分子系统，其构成包含稀土金属和一种不同寻常的氮分子桥，研究发表于Angewandte Chemie杂志。
一个分子是否适合用作磁性数据存储介质，取决于其电子磁化和抗退磁的能力，也称为磁硬度。物理学家和化学家通过金属离子间耦合形成的分子桥来制造分子磁体。
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然而，这些桥连结构必须满足一定的标准，如易生成以及多功能性。例如，二氮自由基桥——由两个氮原子与一个额外的电子组成——配合稀土金属离子性能十分优异，但是很难控制和制备，“也没有添加修饰的余地。”来自加拿大渥太华大学的Muralee Murugesu及其团队在他们的研究中解释道。为了探索更广的范围，该研究团队利用未探究过的“双二氮”——有四个氮原子而非两个的四嗪配体，扩大了分子桥的范畴。
为了制造分子磁体，研究人员将新型四嗪配体与稀土金属（镝和钆元素）结合，并在溶液中加入强还原剂形成四嗪自由基桥。新的磁体为暗红色的棱柱薄片状晶体结构。
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研究人员将这种晶体中的分子单元描述为一个四核复合物，其中由四个配体稳定的金属离子通过四个四嗪自由基桥接在一起。该新型分子最重要的特性是其非凡的磁硬度（或称为矫顽场）。这意味着这些复合物形成了一种耐用的单分子磁体，特别耐退磁。
研究团队解释说，这种高矫顽场是通过四嗪自由基单元的强耦合实现的。分子的四个金属中心耦合在一起，形成一个具有巨自旋的分子单元。只有通过这个带有二氮桥的分子前身，才能提供更强的偶联。然而，正如前面提到的，前体比新型四嗪自由基桥的通用性和稳定性差得多。
该团队强调，这种方法可以用来生产其他具有巨自旋的多核配合物，为开发非常高效的单分子磁体提供了极好的机会，免去使用先前候选分子时会遭遇的困难。
翻译：曾欣欣
审校：董子晨曦
引进来源：物理学家组织网
本文来自：中国数字科技馆
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