Uniwersalną metodę, na bazie której można tworzyć szeroki wachlarz molekularnych, miękkich materiałów magnetycznych, opracowano na Wydziale Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego – poinformowała uczelnia.

Jak podano w komunikacie, magnetyki molekularne można stosować w wielu sektorach gospodarki, od medycyny i farmacji, przez technologie kosmiczne, elektronikę, nośniki pamięci i energetykę, po komputery kwantowe. Każda innowacja w segmencie molekularnych magnetyków daje więc spore szanse na postęp technologiczny w tych dziedzinach.

Na bazie prekursorów z ligandami cyjanowymi można tworzyć mikromagnetyki z udziałem wielu łatwodostępnych pierwiastków. W praktyce przekłada się to na niską cenę wdrożenia technologii i jednocześnie uniezależnienie od trudnodostępnych i drogich metali, takich jak kobalt, nikiel czy metale ziem rzadkich, obecnie wykorzystywanych do produkcji materiałów magnetycznych.

„Możemy uzyskać nie tylko cząsteczki, ale też różnej wielkości kryształy, proszek czy powłoki o właściwościach magnetycznych” – mówi prof. dr hab. Janusz Szklarzewicz, cytowany na stronie UJ.

Nowa technologia pozwala wytwarzać ferromagnetyki miękkie, które zachowują trwałość i właściwości magnetyczne w wysokich temperaturach. Materiały molekularne dotychczas stosowane w przemyśle tracą właściwości ferromagnetyczne już w bardzo niskich temperaturach, nawet poniżej temperatury ciekłego azotu, co ogranicza możliwości ich praktycznego wykorzystania.

W magnetykach molekularnych uzyskuje się bardzo wysoki stosunek siły pola magnetycznego do masy zużytego materiału. Taki materiał może zmieniać swoje właściwości magnetyczne pod wpływem zewnętrznych czynników, np. światła.

„Światłoczułość umożliwia wykorzystanie tych materiałów na przykład w produkcji nowego typu nośników pamięci, w których kluczowym elementem jest cienka powłoka magnetyczna. Taka powłoka może ulec kontrolowanemu zniszczeniu, pod wpływem światła, jak i odpowiedniej temperatury. Ważne przy tym jest to, że tego rodzaju kontrolowana destrukcja rzeczywiście powoduje nieodwracalną utratę danych. Być może właśnie tego typu technologie w przyszłości znajdą zastosowanie również w przemyśle wojskowym czy specjalistycznej informatyce” – dodaje prof. Szklarzewicz.

Cechy miękkich magnetyków są obiecujące dla efektywnego przesyłu energii oraz transformacji napięcia. Odpowiednie materiały tego rodzaju umożliwiają też budowę urządzeń o niskiej stratności energetycznej, które mogą pracować przy bardzo wysokich częstotliwościach.

„Opracowana przez nas klasa materiałów wykazuje właściwości magnetyczne na poziomie cząsteczkowym i zachowuje się podobnie do ferromagnetyków, czyli tradycyjnych magnesów. Cechy materiału wynikają z właściwości pojedynczych cząsteczek, a nie ze struktury krystalicznej, z czym mamy do czynienia w zwykłych magnesach. W praktyce oznacza to tyle, że korzystając z odpowiednich prekursorów możemy pozyskiwać mikrocząsteczki magnetyczne. Możemy je również ze sobą łączyć, tak aby uzyskać pożądany materiał docelowy, na przykład kryształ, ciecz czy powłokę. Wszystko zależy od przeznaczenia danego magnetyku” – wyjaśnia dr hab. Maciej Hodorowicz, współtwórca wynalazku z Wydziału Chemii UJ.

Uniwersytet Jagielloński zapewnił technologii ochronę poprzez zgłoszenia patentowe na terenie Polski i za granicą. Teraz ważne jest zawiązanie współpracy z podmiotami z różnych branż, które zdecydują się na testowanie i wdrożenie tej innowacji. „Istnieją szerokie możliwości wdrażania w takich obszarach, jak komputery kwantowe, transformatory energii, nośniki leków, miniaturyzacja elektroniki, produkcja nośników danych, czy w tak wyrafinowanych segmentach, jak uszczelniające ciecze magnetyczne stosowane w stacjach kosmicznych czy satelitach” – wylicza dr inż. Gabriela Konopka-Cupiał, dyrektorka Centrum Transferu Technologii UJ (CITTRU).

Nauka w Polsce

kol/ agt/