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Cerdanyola del Vallès, 10 de junio 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 metalo-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 metalo-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. Han sido publicados en Small, y aparecen en la contraportada del número 22.
Fig.1: Imágenes topográficas por STM de las diferentes redes supramoleculares que se pueden realizar, a saber, rómbica (a-c) y Kagome-lattice (s-f). Las redes realizadas con diferentes átomos de lantánidos asumen la misma configuración geométrica.
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.
Fig.2: Datos de XAS y XMCD para las redes rómicas de ensamblajes supramoleculares dirigidos por Er y Dy (paneles izquierdo y derecho respectivamente) que demuestran la sintonización de las propiedades magnéticas.
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
Con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología. El Sincrotrón ALBA forma parte de la red de Unidades de Cultura Científica y de la Innovación (UCC+i) de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) y ha recibido apoyo a través del proyecto FCT-20-15798.
