Destaque

Moléculas magnéticas em superfícies: avanços e desafios na nanociência molecular

Fonte

Universidade de Barcelona

Data

sábado. 5 novembro 2022 13:40

No campo do magnetismo molecular, o projeto de dispositivos com aplicações tecnológicas em nanoescala —computação quântica, spintrônica molecular, refrigeração magnética, nanomedicina, armazenamento de informação de alta densidade — exige que as moléculas magnéticas depositadas na superfície retenham estrutura, funcionalidade e propriedades. Recentemente, um artigo publicado na revista científica Coordination Chemistry Reviews examina os conhecimentos mais atuais sobre os processos de deposição e organização de moléculas magnéticas em superfícies (nanoestruturação), um processo determinante para o avanço de tecnologias que envolvem miniaturização de dispositivos mais eficientes e operação em dimensões nanométricas.

O trabalho —assinado pela Dra. Carolina Sañudo, por Guillem Gabarró-Riera e pelo Dr. Guillem Aromí, pesquisadores do Grupo de Magnetismo e Moléculas Funcionais da Faculdade de Química e do Instituto de Nanociência e Nanotecnologia (IN2UB) da Universidade de Barcelona, na Espanha, — descreve o cenário global do avanço das pesquisas nesta área, e propõe novas formas de avançar na organização bidimensional (2D) de moléculas magnéticas, visando sua aplicação tecnológica.

O artigo inclui recomendações para selecionar o melhor método de deposição para cada molécula, uma revisão das superfícies utilizadas nesses processos, bem como diretrizes para caracterização eficaz e perspectivas futuras baseadas em materiais bidimensionais. Da mesma forma, os autores fornecem uma perspectiva crítica de como, em um futuro próximo, a aplicação efetiva de sistemas moleculares pode ser alcançada em um dispositivo para alcançar tecnologia mais rápida com menor consumo de energia.

Nanociência molecular e materiais magnéticos

No processo de seleção do melhor método de deposição de superfície para cada molécula magnética, cada molécula em particular, bem como a superfície e a estrutura que ela possui, devem ser consideradas. “A seleção do melhor método depende do sistema, mas sempre será possível encontrar uma combinação adequada para depositar os sistemas moleculares”, explicou a Dra. Carolina Sañudo, professora do Departamento de Química Inorgânica e Orgânica da Universidade de Barcelona.

“Os protocolos variam em cada caso e o primeiro passo é determinar as características desejadas da superfície”, continua. ‘Por exemplo, se quisermos estudar spintrônica, precisaremos de uma superfície condutora. Uma vez determinada a superfície e sua natureza, é essencial determinar a anisotropia de forma da molécula enquanto observamos sua estrutura cristalina, suas propriedades —pode sublimar?, pode dissolver?, em que solventes?— e os possíveis pontos de ancoragem — possui grupos funcionais que permitem a quimissorção? Se não, que opções de fisissorção apresenta? Quando tivermos todos esses detalhes, podemos desenhar um protocolo. Por exemplo, se nossa molécula tem um grupo com enxofre disponível, podemos ancorá-la por quimissorção a uma superfície de ouro (Au). Se a molécula é sublimável, podemos fazê-lo por evaporação”, concluiu a pesquisadora.

Dispositivos eletrônicos menores e mais eficientes

A síntese de novas moléculas com melhores propriedades é um processo contínuo, “mas a estabilidade nem sempre anda de mãos dadas com as propriedades magnéticas. No momento, a molécula com a temperatura de bloqueio T mais alta – abaixo da qual a molécula se comporta como um ímã – é extremamente instável. Em particular, é um composto organometálico e isso torna muito difícil (ou impossível) depositá-lo na superfície ou usá-lo em um dispositivo tecnológico”.

Para melhorar o design das moléculas magnéticas e obter processos de deposição mais eficientes nas superfícies, a estabilidade dos novos ímãs monomoleculares organometálicos (SMM) deve ser melhorada para que sejam usados ​​​​de maneira eficaz. Por outro lado, as moléculas magnéticas que não são tão boas SMM ou que são bits quânticos (qubits), ou moléculas que apresentam transição eletrônica permitida pelo spin, possuem características que dificultam muito seu uso — por falta ou pouca anisotropia em sua forma ou ancoragem funcional de múltiplos grupos que possibilitam várias deposições da molécula na superfície.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Barcelona (em espanhol).

Fonte: Universidade de Barcelona.

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