09.09.2019 - Ruhr-Universität Bochum (RUB)

Neues Molekül verändert seine magnetischen Eigenschaften durch Licht

Grünes Licht wirkt auf diese chemische Verbindung ganz anders als blaues. Weil es sich so gut steuern lässt, ist das Molekül auch für die Computerindustrie interessant.

Magnetisch schaltbare Materialien sind in der Computertechnik und bei der Speicherung von Daten von großer Bedeutung. Ein Team des Exzellenzclusters Ruhr Explores Solvation an der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat jetzt ein neuartiges Molekül namens 3-methoxy-9-fluorenylidene entwickelt und hergestellt. Das Besondere daran: Seine magnetischen Eigenschaften lassen sich durch verschiedenfarbiges Licht steuern. Das könnte sich die Computerindustrie zunutze machen.

Vielfältiger Einsatz von magnetischen Materialien

Ohne Magnetismus geht in der Computertechnik nichts. So wird zum Beispiel der Informationsfluss vom Rechner zu magnetischen Speichermedien wie Festplatten durch Magnetismus gesteuert. Auch verwenden magnetische Speichervorrichtungen Lese-/Schreibköpfe in Form von Magneten, die die Magnetisierungsmuster auf der Festplatte erkennen, also lesen, oder ändern, also schreiben.

Die Methoxygruppe steuert die magnetischen Eigenschaften

Das von Wolfram Sander und seinem Team entwickelte organische Molekül 3-Methoxy-9-fluorenyliden basiert auf einem Gerüst aus Fluoren, an dem sich eine Methoxygruppe als molekularer Schalter befindet.

Die Forscher fanden heraus, dass die magnetischen Eigenschaften des Moleküls vom Zustand der Methoxygruppe abhängig sind. Diese ändert ihre Konformation, je nachdem, welches Licht auf sie trifft.

Blaues Licht schaltet die Methoxygruppe in die „up“-Konformation und bildet den diamagnetischen und weniger reaktiven Singulett-Zustand. Im Gegensatz dazu dreht grünes Licht die Methoxygruppe an dem Molekül nach unten, woraus sich der paramagnetische Triplett-Zustand ergibt, der eine höhere Reaktivität gegenüber molekularem Wasserstoff aufweist.

Interessant für Forschung und Industrie

Seine Eigenschaften machen 3-Methoxy-9-fluorenyliden für die Forschung sehr interessant. „Mithilfe dieser Atomverbindung können wir die Spinabhängigkeit von Reaktionen untersuchen. Auch bei der Entwicklung neuartiger schaltbarer magnetischer Materialien und chemischer Sensoren könnte sie eine Rolle spielen”, prognostiziert Sander.

Gegenüber herkömmlichen ferromagnetischen Materialien hat 3-Methoxy-9-fluorenyliden den Vorteil, dass der Magnetismus durch sichtbares Licht ein- und ausgeschaltet werden kann. Organische Magnete sind zudem nicht spröde wie herkömmliche Magnete, sondern flexibel und sie lassen sich wie Kunststoffe verarbeiten.

Der Haken an der Sache

Einen Nachteil hat das Molekül jedoch: Es ist nur bei extrem niedrigen Temperaturen stabil. „Daher arbeiten wir an magnetisch schaltbaren Materialien, die unter Umgebungsbedingungen eingesetzt werden können”, so Wolfram Sander.

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    Kevin Wonner

    Kevin Wonner, Jahrgang 1995, studierte Chemie mit dem Schwerpunkt der elektrochemischen Untersuchung von Nanopartikeln an der Ruhr-Universität Bochum und ist seit 2018 Doktorand am Lehrstuhl für Analytische Chemie II von Prof. Dr. Kristina Tschulik im Rahmen des Graduiertenkollegs 2376. Er ... mehr

    Mathies V. Evers

    Mathies Evers, Jahrgang 1989, studierte Chemie an der Ruhr-Universität Bochum, wo er an der Synthese atompräziser molekularer Cluster forschte. Nach seinem Masterabschluss begann er seine Doktorarbeit am Lehrstuhl für Analytische Chemie II von Prof. Dr. Kristina Tschulik und wird durch den ... mehr

    Prof. Dr. Kristina Tschulik

    Kristina Tschulik promovierte im Jahr 2012 an der TU Dresden und arbeitete als Postdoktorandin am Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden sowie an der Universität Oxford. Danach baute sie gefördert durch ein NRW-Rückkehrprogramm die Arbeitsgruppe für „Elektrochemie u ... mehr