Diseñando redes periódicas de lantánidos mediante el intercambio de los átomos metálicos
14.06.2022
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Redes metal-orgánicas de lantánidos dinucleares en una superficie. Imagen: Patricia Bondía. |
- Investigadores de IMDEA Nanociencia demuestran la sintonización de las propiedades electrónicas y magnéticas de redes metal-orgánicas dinucleares de lantánidos, estables, mediante el intercambio de los metales, conservando la misma arquitectura estructural.
- El intercambio entre los centros metálicos de erbio (Er) y disprosio (Dy) conduce a un cambio en la alineación del nivel de energíay permite la adaptación tanto de la intensidad como de la orientación de la anisotropía magnética.
- Esta estrategia podría abrir nuevos caminos para el uso de lantánidos en aplicaciones de magnetismo de un solo átomo.
Madrid, 22 de junio de 2022. La estabilización de imanes consistentes en un único átomo representa el paradigma de la reducción de tamaño de los dispositivos de almacenamiento de información. Sin embargo, los átomos individuales adsorbidos en superficies no son adecuados para aplicaciones prácticas debido a su alta difusión térmica. Un paso hacia sistemas más realistas es la coordinación de estos átomos en redes metal-orgánicas. Los lantánidos (elementos 4f de la tabla periódica) poseen propiedades que los hacen interesantes para estabilizar el magnetismo. Su acoplamiento espín-órbita se traduce en una alta anisotropía magnética y un estado magnético muy estable que podría protegerse de perturbaciones externas para el desarrollo de dispositivos.
En un estudio reciente, publicado en Small, investigadores liderados por el Prof. David Écija (IMDEA Nanociencia) han realizado ingeniería con las propiedades electrónicas y magnéticas de las redes metal-orgánicas dinucleares de lantánidos por intercambio de metales. Si bien se conserva la misma arquitectura estructural, el intercambio entre los centros metálicos de erbio (Er) y disprosio (Dy) conduce a un cambio en la alineación del nivel de energía y un cambio en la intensidad y orientación de la anisotropía magnética. Las redes son las mismas, pero las propiedades cambian.
Los resultados abren perspectivas para el diseño de materiales 2D periódicos con funcionalidades optoelectrónicas y magnéticas a medida. Los resultados han sido publicados en Small, y aparecen en la contraportada del número 22.
El magnetismo del sistema fue medido mediante la técnica de dicroísmo magnético por la Dra. Sofia Parreiras (MSCA fellow en IMDEA Nanociencia) en colaboración con los científicos de la línea BOREAS en el Sincrotrón ALBA. El trabajo es una colaboración entre investigadores de IMDEA Nanociencia, ICMM-CSIC, Sincrotrón ALBA y el Centro de Física de la Materia Condensada (IFIMAC, UAM), y ha sido cofinanciado por el proyecto ERC-AdG ELECNANO al Prof. Écija, el proyecto "4f-Mag" (MSCA-IF) a la Dr. Parreiras y el sello Centro de Excelencia Severo Ochoa a IMDEA Nanociencia en 2017.
Referencia:
Moreno, D., Parreiras, S.O., Urgel, J.I., Muñiz-Cano, B., Martín-Fuentes, C., Lauwaet, K., Valvidares, M., Valbuena, M.A., Gallego, J.M., Martínez, J.I., Gargiani, P., Camarero, J., Miranda, R. and Écija, D. (2022), Engineering Periodic Dinuclear Lanthanide-Directed Networks Featuring Tunable Energy Level Alignment and Magnetic Anisotropy by Metal Exchange. Small, 18: 2270117. DOI: 10.1002/smll.202270117
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Fuente: IMDEA Nanociencia