Perinteisissä magneettiseen tallentamiseen käytetyissä materiaaleissa tieto on varastoituna ykkösinä ja nollina, mutta uudessa yksittäismolekyylimagneeteissa tieto voi olla kirjoitettuna äärettömän monena erilaisena yhdistelmänä ykkösestä ja nollasta.
Tällä hetkellä ongelmallista, että yksittäismolekyylimagneettien ominaisuudet ovat havaittavissa yleensä vain äärimmäisen alhaisissa lämpötiloissa eli käytännössä laboratorio-olosuhteissa. Jos mielitään tekniikkaa myös tuotantokäyttöön tarvitaan uudenlaisia materiaaleja ja keinoja.
Jyväskylän yliopiston FM Akseli Mansikkamäki tutki väitöskirjatyössään uusien magneettisten molekyylien elektronirakennetta ja magneettisia ominaisuuksia käyttäen tietokoneavusteisia laskennallisia menetelmiä ja teoreettisen fysiikan malleja.Väitöskirjan aiheesta tehnyt Akseli Mansikkamäki uskoo tekniikasta olevan apua tulevaisuudessa kvanttitietokoneiden laskentayksiköissä.
Tutkimuksessa keskityttiin erityisesti suuntariippuvien eli anisotrooppisten magneettisten ominaisuuksien ja vuorovaikutusten tutkimiseen. Useissa tarkastelluissa molekyyleissä oli raskaita lantanidi-ioneja, jotka elektronirakenteessa puolesta soveltuvat erityisen hyvin yksittäismolekyylimagneettien rakenneosiksi.
Uusien, parempien yksittäismolekyylimagneettien suunnittelu vaatii syvällistä ymmärrystä siitä, miten yksittäisten molekyylien magneettiset ominaisuudet liittyvät niiden elektronirakenteeseen, ja miten tähän elektronirakenteeseen voi vaikuttaa molekyylien kemiallisella muokkauksella.
Tutkimuksen aikana muun muassa karakterisoitiin uusi yksittäismolekyylimagneetti, jonka magneettiset ominaisuudet säilyvät ennätyksellisessä 60 kelvinin lämpötilassa. Samalla kehitettiin uusi malli lantanidi-ionien välisen voimakkaan vuorovaikutuksen kuvaamiseen. Lisäksi kerättiin molekyylien kemiallisen rakenteen vaikutuksesta niiden magneettisiin ominaisuuksiin.
LISÄÄ: FM Akseli Mansikkamäen kemian väitöskirjan ”Theoretical and Computational Studies of Magnetic Anisotropy and Exchange Coupling in Molecular Systems” tarkastetaan perjantaina 20.4.2018. Väitöskirja luettavissa netistä (LINKKI)
Kuvituskuva: Shutterstock