A Coordination Chemistry Approach to the Synthesis of Single-Molecule Magnets
合成单分子磁体的配位化学方法
基本信息
- 批准号:2350466
- 负责人:
- 金额:$ 60万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2024
- 资助国家:美国
- 起止时间:2024-05-01 至 2027-04-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
With support from the Chemical Structure, Dynamics & Mechanisms B (CSDM-B) Program of the Chemistry Division, Professor Jeffrey R. Long of the Department of Chemistry at the University of California, Berkeley, is designing and synthesizing new single-molecule magnets. Upon removal of an applied magnetic field, these species display signatures of magnetic memory, a property long thought to arise exclusively from long-range magnetic order in bulk permanent magnet materials. However, the observation of such behavior in individual nanoscopic molecules is remarkable and may lead to transformative advances in areas such as high-density data processing, quantum information science, and quantum sensing. This project lies at the interface of synthetic molecular chemistry and physics and is therefore ideally suited for interdisciplinary young scientists with broad interests and for promoting the inclusion of students from underrepresented backgrounds. Finally, an outreach program will seek to educate Bay Area K–12 students on the role and wonder of magnetic molecules in society.This research will employ fundamental molecular design principles to newly synthesize single-molecule magnets, aiming for systems with high operating temperatures. The project will test the central hypothesis that coordination chemistry can enable the synthesis of molecules with tailored electronic structures, thereby giving rise to single-molecule magnets with unprecedented operating temperatures. More specifically, this proposal focuses on the design and synthesis of new lanthanide- and transition metal-based molecules with (i) maximal axial crystal-field anisotropy to give high relaxation barriers and (ii) strong magnetic exchange interactions to mitigate deleterious quantum tunneling. This project will expand our knowledge of how to manipulate a wide range of magnetic properties in molecules, including single-ion magnetic anisotropy, magnetic coercivity, and magnetic coupling interactions. The fundamental knowledge generated from this project may lead to advances in myriad technological areas–including quantum information science, ultra-hard magnetism, and biomedical imaging.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
在化学部化学结构、动力学和机理B(CSDM-B)项目的支持下,加州大学伯克利分校化学系的Jeffrey R. Long教授正在设计和合成新型单分子磁体。在去除施加的磁场后,这些物质表现出磁记忆的特征,这种特性长期以来被认为完全由块状永磁材料中的长程磁序产生,然而,在单个纳米分子中观察到这种行为是值得注意的,并且可能是这样的。导致该项目位于合成分子化学和物理学的交叉点,因此非常适合具有广泛兴趣的跨学科年轻科学家,并促进其包容性。最后,一项外展计划将旨在教育湾区 K-12 学生了解磁性分子在社会中的作用和奇迹。这项研究将采用基本的分子设计原理来新合成单分子磁体,旨在构建系统具有高工作温度。将测试中心假设,即配位化学可以合成具有定制电子结构的分子,从而产生具有前所未有的工作温度的单分子磁体。更具体地说,该提案重点关注新的镧系金属和过渡金属的设计和合成。具有(i)最大轴向晶体场各向异性以提供高弛豫势垒和(ii)强磁交换相互作用以减轻有害量子隧道效应的分子。该项目将扩展我们对如何操纵分子中各种磁性的了解。 ,包括单离子磁性该项目产生的基础知识可能会促进无数技术领域的进步,包括量子信息科学、超硬磁性和生物医学成像。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并被视为值得通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估来支持。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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