Forschung & Entwicklung

Licht verändert magnetische Eigenschaften

Magnetisch schaltbare Materialien sind in der Computertechnik und bei der Speicherung von Daten von großer Bedeutung. Die Steuerung magnetischer Eigenschaften eines neuartigen organischen Moleküls durch verschiedenfarbiges Licht könnte sich die Computerindustrie zunutze machen.

Ohne Magnetismus geht in der Computertechnik nichts. So wird zum Beispiel der Informationsfluss vom Rechner zu magnetischen Speichermedien wie Festplatten durch Magnetismus gesteuert. Auch verwenden magnetische Speichervorrichtungen Lese-/Schreibköpfe in Form von Magneten, die die Magnetisierungsmuster auf der Festplatte erkennen, also lesen, oder ändern, also schreiben.

Das von Wolfram Sander und seinem Team der Ruhr-Universität Bochum (RUB) entwickelte organische Molekül 3-Methoxy-9-fluorenyliden basiert auf einem Gerüst aus Fluoren, an dem sich eine Methoxygruppe als molekularer Schalter befindet. Die Forscher fanden heraus, dass die magnetischen Eigenschaften des Moleküls vom Zustand der Methoxygruppe abhängig sind. Diese ändert ihre Konformation, je nachdem, welches Licht auf sie trifft.

Blaues Licht schaltet die Methoxygruppe in die up-Konformation und bildet den diamagnetischen und weniger reaktiven Singulett-Zustand. Im Gegensatz dazu dreht grünes Licht die Methoxygruppe an dem Molekül nach unten, woraus sich der paramagnetische Triplett-Zustand ergibt, der eine höhere Reaktivität gegenüber molekularem Wasserstoff aufweist.

Seine Eigenschaften machen 3-Methoxy-9-fluorenyliden für die Forschung sehr interessant. „Mithilfe dieser Atomverbindung können wir die Spinabhängigkeit von Reaktionen untersuchen. Auch bei der Entwicklung neuartiger schaltbarer magnetischer Materialien und chemischer Sensoren könnte sie eine Rolle spielen”, prognostiziert Sander.

Gegenüber herkömmlichen ferromagnetischen Materialien hat 3-Methoxy-9-fluorenyliden den Vorteil, dass der Magnetismus durch sichtbares Licht ein- und ausgeschaltet werden kann. Organische Magnete sind zudem nicht spröde wie herkömmliche Magnete, sondern flexibel und sie lassen sich wie Kunststoffe verarbeiten. Einen Nachteil hat das Molekül jedoch: Es ist nur bei extrem niedrigen Temperaturen stabil. Daher arbeiten die Forscher an magnetisch schaltbaren Materialien, die unter Umgebungsbedingungen eingesetzt werden können.

von mn

Originalveröffentlichung:

[I. Trosien, E. Mendez-Vega, T. Thomanek, W. Sander, Conformational spin switching and spin‐selective hydrogenation of a magnetically bistable carbene, Angew. Chem. (2019), DOI: 10.1002/anie.201906579]

www.ruhr-uni-bochum.de

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