As moléculas-ímãs são memórias magnéticas promissoras para o armazenamento de informações na escala nanométrica e para tecnologias quânticas. A leitura dessa informação magnética é complexa, pois exige uma luz polarizada.
Cientistas conseguiram superar essa limitação ao introduzir quiralidade em uma molécula-ímã. Os resultados podem ser encontrados no
Journal of the American Chemical Society.
Como o nome sugere, uma molécula-ímã é um ímã formado por uma única molécula. Ela possui um momento magnético não nulo, frequentemente associado à presença de elétrons desemparelhados provenientes dos íons metálicos em sua estrutura.
A aplicação de um campo magnético externo sobre esses objetos orienta os momentos magnéticos de cada molécula em uma direção particular. Esse estado magnético é mantido quando o campo magnético é desligado, conferindo a cada molécula a memória do campo magnético que foi aplicado a ela.
E uma memória de tamanho tão reduzido abre possibilidades para aplicações em armazenamento de informações de alta densidade, computação quântica ou spintrônica. Contudo, é necessário ser capaz de ler a informação magnética contida em cada molécula.
É possível acessar essas informações magnéticas armazenadas, sem contato físico, por meio de leitura óptica. Até agora, isso exigia um feixe de luz polarizada (geralmente laser) e a análise da modificação da polarização circular* pela interação com momentos magnéticos locais, fenômeno conhecido como "efeito magneto-óptico de Faraday". Esse método de leitura, brevemente comercializado, foi rapidamente abandonado devido à complexidade associada ao uso de luz polarizada.
Esse obstáculo pode ser superado combinando quiralidade** e magnetismo. De fato, materiais magnéticos quirais possuem uma propriedade chamada dicroísmo magneto-quiral (MChD), o que significa que sua absorção de luz não polarizada depende de seu estado magnético. Introduzir quiralidade em uma molécula-ímã pode permitir a leitura óptica do estado magnético dessas moléculas com luz não polarizada.
Usando os princípios da química molecular, uma equipe de químicos do Laboratório Nacional de Campos Magnéticos Intensos (CNRS/Université Grenoble Alpes/INSA Toulouse/Université Toulouse III Paul Sabatier) conseguiu introduzir essa quiralidade em uma molécula-ímã contendo um íon dissprósio(III). Os cientistas então desenvolveram um protocolo específico para medir o dicroísmo magneto-quiral. O método consiste em variar o campo magnético aplicado às moléculas, e consequentemente seu magnetismo, registrando continuamente a resposta óptica do sistema para todos os valores do campo.
Os dados ópticos magneto-quirais obtidos seguem perfeitamente as curvas de magnetização medidas por magnetometria. Esses resultados, publicados no
J. Am. Chem. Soc., mostram que, ao introduzir a quiralidade nas moléculas-ímãs, a luz não polarizada é capaz de sondar o estado magnético delas por meio do MChD, mesmo na ausência de campo magnético.
Essa descoberta marca uma mudança de paradigma no campo da leitura óptica de dados, abrindo caminho para o desenvolvimento de novas tecnologias de leitura óptica que eliminem a necessidade de luz polarizada.
Notas:
* A polarização circular da luz é um tipo de polarização em que o campo elétrico da onda luminosa gira de forma helicoidal em torno da direção de propagação.
** A quiralidade é uma propriedade geométrica de certos objetos ou moléculas que não são superponíveis à sua imagem especular.
Redator: CCdM
Referência:
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
Fonte: CNRS INC