Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами синтезировали уникальную молекулу вердазил-нитроксильного трирадикала. Получить молекулы со схожими свойствами смогли лишь несколько исследовательских групп в мире. Молекула стабильна, может выдержать высокие температуры и обладает перспективными магнитными свойствами. Это продолжение работы ученых по поиску перспективных органических магнитных материалов. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of the American Chemical Society.

Магниторезистивная оперативная память — одна из наиболее перспективных технологий для запоминающих устройств. Сейчас ее развитие ограничено в том числе тем, что не удается создать магнитную ячейку памяти меньшего размера — из-за эффекта спонтанной перемагниченности. Этого недостатка лишены одномолекулярные магнетики на основе органических соединений: считанное количество молекул уже могут работать как единица накопителя памяти.

«При определенной температуре происходит фазовый магнитный переход, наблюдается согласованная ориентация магнитных векторов молекул, в результате материя становится единым магнитом. Буквально 20-40 молекул уже формируют микромагнит.

Наша задача в этом исследовании заключалась в создании такой молекулы, которая проявляла бы свои магнитные свойства при больших температурах, была кристаллической и имела небольшое расстояние между радикальными центрами», — поясняет соавтор статьи, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Петунин.

При создании молекулы ученые работали с тремя радикальными центрами в одной молекуле, объединив их в одной сопряженной структуре. Для синтеза ученые применили палладий-катализируемую реакцию вердазильного радикала с золотым комплексом нитронил-нитроксильного радикала. Протекание реакции осложнено наличием неспаренных электронов в исходных соединениях, а также объединением сразу трех радикальных центров в одной молекуле, что влияет на ее стабильность. По словам ученых, других путей синтеза молекулы не существует.

Над синтезом молекулы работал коллектив ученых Томского политеха, Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН, Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского РАН и Международного томографического центра СО РАН. Исследование было выполнено в рамках проекта Российского научного фонда № 20-73-00236 «Стабильные органические радикалы как перспективные строительные блоки для новых материалов».

«Опубликованная научная работа не просто вносит значительный вклад в развитие направление по стабильным вердазильным радикалам, это еще и значимая публикация для ТПУ. Научные коллективы Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий в полной мере подтверждают миссию, которая была определена в момент создания школы. Journal of the American Chemical Society — это самый авторитетный журнал в области химии. Научные коллективы по всему миру стремятся опубликоваться в этом журнале. Стоит отметить, что это цикл работ от научного коллектива: недавно авторы опубликовали свою работу в не менее высокорейтинговом журнале Angewandte Chemie, — говорит директор Исследовательской школы химических биомедицинских технологий Марина Трусова.

Сейчас исследователи подошли к границе сложных молекул и планируют синтезировать практически невозможные молекулы — гетероспиновые и высокоспиновые дендримеры.