Las moléculas-imán son memorias magnéticas candidatas para el almacenamiento de información a escala nanométrica y las tecnologías cuánticas. La lectura de esta información magnética es compleja porque requiere luz polarizada.
Científicos lograron superar esta limitación introduciendo quiralidad dentro de una molécula-imán. Los resultados están publicados en el
Journal of the American Chemical Society.
Como su nombre indica, una molécula-imán es un imán formado por una única molécula. Posee un momento magnético no nulo, frecuentemente asociado a la presencia de electrones no apareados provenientes de los iones metálicos de su estructura.
La aplicación de un campo magnético externo sobre estos objetos orienta los momentos magnéticos de cada molécula en una dirección particular. Este estado magnético se conserva cuando se interrumpe el campo magnético, lo que confiere a cada molécula la memoria del campo magnético que se le aplicó.
Y cuando se habla de memoria a un tamaño tan reducido, se abren posibilidades para aplicaciones potenciales en el almacenamiento de información de alta densidad, la computación cuántica o la espintrónica. Sin embargo, es necesario ser capaz de leer la información magnética almacenada en cada molécula.
Es posible obtener esta información almacenada magnéticamente, sin contacto físico, mediante lectura óptica. Hasta ahora, esto requería un haz de luz polarizada (frecuentemente láser) y el análisis de la modificación de la polarización circular* debido a la interacción con los momentos magnéticos locales, un fenómeno llamado “efecto magneto-óptico de Faraday”. Este método de lectura, que fue brevemente utilizado comercialmente, fue rápidamente abandonado debido a la complejidad asociada al carácter polarizado de la luz.
Este tipo de obstáculo puede superarse combinando quiralidad** y magnetismo. De hecho, los materiales magnéticos quirales poseen una propiedad llamada dicroísmo magneto-quiral (MChD, por sus siglas en inglés), lo que significa que su absorción de luz no polarizada depende de su estado magnético. Introducir quiralidad en una molécula-imán debería permitir la lectura óptica de su estado magnético utilizando luz no polarizada.
Aplicando principios de química molecular, un equipo de químicos del Laboratorio Nacional de Campos Magnéticos Intensos (CNRS/ Universidad Grenoble Alpes/INSA Toulouse/Universidad Toulouse III Paul Sabatier) logró introducir esta quiralidad en una molécula-imán que contiene un ion de disprosio(III). Los científicos desarrollaron posteriormente un protocolo específico para medir el dicroísmo magneto-quiral. Este procedimiento consiste en variar el campo magnético aplicado sobre las moléculas, y con ello su magnetismo, registrando de manera continua la respuesta óptica del sistema para todas las magnitudes del campo.
Los datos ópticos magneto-quirales obtenidos se corresponden perfectamente con las curvas de imantación obtenidas por magnetometría. Estos resultados, publicados en el
J. Am. Chem. Soc., demuestran que al introducir la quiralidad en las moléculas-imán, la luz no polarizada es capaz de examinar su estado magnético a través del MChD, incluso en ausencia de un campo.
Esto representa un cambio de paradigma en el ámbito de la lectura óptica de datos, que abre el camino al desarrollo de nuevas tecnologías de lectura óptica al eliminar la necesidad de luz polarizada.
Notas:
* La polarización circular de la luz es un tipo de polarización en el que el campo eléctrico de la onda luminosa gira de manera helicoidal alrededor de la dirección de propagación.
** La quiralidad es una propiedad geométrica de ciertos objetos o moléculas que no son superponibles con su imagen especular.
Redactor: CCdM
Referencia:
Optical Readout of Single-Molecule Magnets: Magnetic Memories with Unpolarized Light.
J. Am. Chem. Soc., 2024,
146, 23616−23624.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c08684
Fuente: CNRS INC