Molekül-Magnet ist sehr Cool

Forscher haben erfolgreich in molekulare Magnete waren gekühlt unter 1K, wurde die erste mit der Nanomagnet-Implementierung. Diese Erkenntnis ist sehr wichtig, weil es das Experiment veranschaulicht, so dass die niedrigen Temperaturen realisiert werden kann, die Möglichkeit, neue Kühlanlage Open. Quantum Verhalten Arbeit zeigt auch Nanomagnet.

Bestimmte molekulare Systeme zeigen ungewöhnliche und exotische magnetische Verhalten, angetrieben von Quantenmechanik, die eines Tages für Anwendungen wie Quantencomputer genutzt werden könnte. Ein Phänomen von Interesse ist der magnetokalorischen-Effekt (MCE), wobei, wenn ein angewandte externen Magnetfeld aus einem magnetischen Material entfernt wird, gibt es ein Rückgang der Temperatur.

Eric McInnes, von der University of Manchester in Großbritannien und Kollegen bereit einen molekularen Cluster, die mit sieben Gadolinium-Zentren, mit sechs bilden ein Sechseck und einer Sitzung im Zentrum. "Jeder Gadolinium-Ionen ist magnetisch und wir erwarten in dieser Struktur der schwachen Wechselwirkung diese magnetischen Ionen eine große MCE zu produzieren", sagt McInnes.

Wenn das Team die MCE-Experimente mit Proben der Kristalle durchgeführt, sank die Temperatur auf rund um 0.2K, zum ersten Mal, das eine molekulare Nanomagnet Sub Kelvin Kühlung erreicht hat. Die Forscher festgestellt, dass das Magnetfeld entzogen wurde, das Absinken der Temperatur war nicht linear, war eher 'holprig', bietet einen Einblick in den Quantenzustand des Systems.

Jedes Gadolinium-Zentrum befindet sich an der Ecke eines Dreiecks; die Elektronen in diesen Positionen möchten ihren Spin mit ihren Nachbarn an den anderen Ecken des Dreiecks zu koppeln; Aber da gibt es drei davon, eine an jeder Ecke, sie können nicht alle ausrichten gleichzeitig. Dies wird "drehen Frustration" bezeichnet.

'Wie, die Entmagnetisierung fortgesetzt, die Spin-Frustration führt zu eine metastabile Spinzustand in einem bestimmten Magnetfeld Bereich, wodurch einen zeitweiser Anstieg der Temperatur, bevor das System weiterhin cool am verringern des magnetischen Feldes' McInnes sagt. ' Wir uns vorgenommen, um die Spin-Physik um Kühlung in magnetische Moleküle zu erreichen zu nutzen, und es ist uns gelungen, die. Aber in der Tat das kühlende Verhalten des Systems ergeben neue Erkenntnisse über die Spin-Physik und entdeckten wir mehr über die Quanten magnetischen Eigenschaften dieses Systems als wir wussten, bevor wir angefangen haben. "

Auf der Arbeit, Euan Brechin, der University of Edinburgh in Großbritannien, sagt: "was dies zeigt, dass bestimmte Arten von polymetallischen Moleküle sind realistische Kandidaten für die Beschäftigung in einem Carnot-Zyklus [thermodynamischen Prozess zur Erstellung längerer Kältetechnik], und dass sie bieten mehr Freiheit zu entwerfen die Zyklen nach spezifischen Bedürfnissen." Quelle: Rsc.org