Возможно создание крупных полых магнитных молекул

Источник: phys.org

Исследователи Университета Вирджинии (США) обнаружили теоретическую возможность создания больших полых молекул — клеток с магнитными свойствами. В медицине такие молекулы могут быть использованы для адресной доставки лекарств, а в промышленности — для создания новых магнитов высокой мощности. Примерно 25 лет назад ученые впервые открыли фуллерен С₆₀ — молекулу, состоящую из 60 атомов углерода, образующих полый каркас. Благодаря своей уникальной полой структуре молекула — клетка обладает высоким технологическим потенциалом, поскольку внутрь ее можно поместить различные атомы или небольшие молекулы. Открытие фуллерена стимулировало интерес ученых к поиску подобных молекул. Некоторые полые молекулы были обнаружены, но ни одна из них не обладала магнитными свойствами.

Магнитные свойства представляют особый интерес. В этом случае перемещением молекулы — клетки с полезной нагрузкой можно управлять при помощи внешнего магнитного поля. К примеру, можно подвести противораковые лекарства непосредственно к опухоли. В новом исследовании, проведенном учеными Университета Вирджинии под руководством профессора Пуру Йена и доктора Менгхао Ву, представлена теоретическая возможность создания молекул больше фуллерена, с гигантским значением магнитного момента. Магнитный момент — это величина, характеризующий магнитные свойства вещества, измеряется в магнетонах Бора. Ученые сосредоточили свое внимание на гетероатомных кластерах, состоящих из атомов переходных металлов и атомов углерода.

В частности, структуры Co₁₂C₆, Mn₁₂C₆ и Mn₂₄C₁₈ демонстрируют магнитные моменты в 14, 38 и 70 магнетонов Бора соответственно. Для сравнения, магнитный момент атомов железа в кристаллическом железе равен 2,2 магнетонам Бора. По словам профессор Йены, работа открывает двери к синтезу полых молекулярных магнитов с колоссальными магнитными свойствами. Такие структуры могут найти применение во множестве приложений. В настоящее время ученые находятся еще в самом начале пути. Для доказательства теоретических предсказаний должны быть проведены практические эксперименты. Также необходимо найти методы синтеза большого количества таких молекул и изучить их магнитные свойства. Наконец, нужно разработать способы функционализации полых магнитных молекул (то есть введения внутрь клеток полезной нагрузки и извлечения ее наружу по требованию).