Isolobal Solutions to the Hysteresis Challenge in Single-Molecule Magnetism

单分子磁性磁滞挑战的等瓣解决方案

基本信息

  • 批准号:
    EP/V003089/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 94.76万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2021 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Magnetic materials containing rare-earth elements are indispensable to modern society, with their myriad applications ranging from the bulk scales of wind turbines and batteries for electronic vehicles to small-scale devices such as smart phones and computer hard-disk drives (HDDs). The use of rare earths in HDDs is particularly important since conventional technology for data processing relies on the unique magnetic properties of these elements to process and store digital information. This technology is struggling to keep pace with the rate at which data is generated and with the demands for processing it through increasingly sophisticated computer modelling processes.To meet the demands of modern society and its thirst for generating extremely large amounts of data, there is a pressing need to develop new types of magnetic material capable of storing this data whilst simultaneously decreasing the physical size of the storage medium. In this project, we propose to develop solutions to the problem based on a simple premise: size matters.The amount of data that can be stored in an HDD depends on the size of the magnetic particles; making these particles smaller should allow more digital information to be stored per unit area. Conventional rare-earth magnetic materials consist of particles with dimensions on the scale of tens of nanometres. In this project, we will synthesize a family of rare-earth magnets known as single-molecule magnets (SMMs), which store magnetic information at the level of individual molecules, typically with dimensions of less than one nanometre.Molecules offer a major advantage over conventional atom-based magnets, which is that their properties can be improved rationally by changing the chemical environment in which the rare-earth elements reside. This facet allows us to address the major challenge in studies of SMMs, which is that their properties can only be observed upon cooling with cryogens, which is expensive and impractical.In a ground-breaking development, the PI reported the first SMM to show magnetic memory effects above the boiling point of liquid nitrogen. The wider significance of this benchmark system is that it provides a blueprint for developing a new generation of high-temperature SMM. Therefore, in this project we will develop innovative chemical routes to a new generation of SMM with properties that can be observed at unprecedentedly high temperatures. Success with this project will potentially take an important step towards the incorporation of these materials into functional devices.
含有稀土元素的磁性材料对于现代社会来说是必不可少的,其无数应用程序包括电子车辆的风力涡轮机和电池的大尺度到智能手机和计算机硬盘驱动器(HDDS)等小型设备。在HDD中使用稀土尤其重要,因为传统技术用于数据处理,依赖于这些元素的独特磁性来处理和存储数字信息。这项技术正在努力与生成数据的速度保持同步,并要求通过越来越复杂的计算机建模过程对其进行处理,以满足现代社会的需求及其对产生大量数据的渴望,有一个紧迫需要开发能够存储此数据的新型磁性材料,同时降低存储介质的物理大小。在这个项目中,我们建议基于简单的前提开发问题解决方案:大小很重要。可以存储在HDD中的数据量取决于磁颗粒的大小;使这些粒子较小,应允许每个单位区域存储更多的数字信息。常规的稀土磁性材料由颗粒组成,其尺寸在数十纳米的尺度上。在这个项目中,我们将合成一个称为单分子磁铁(SMM)的稀土磁铁系列,该家族将磁性信息存储在单个分子级别,通常尺寸少于一纳米。常规的基于原子的磁铁,即可以通过更改稀土元素驻留的化学环境来合理地改善其性能。这个方面使我们能够应对SMM研究的主要挑战,即只有在用冷冻剂冷却时才能观察到它们的特性,这是昂贵且不切实际的。在突破性的开发中,PI报告了第一个显示磁性的SMM液氮沸点上方的记忆效应。该基准系统的更广泛意义在于,它为开发新一代的高温SMM提供了蓝图。因此,在这个项目中,我们将开发创新的化学途径到新一代的SMM,其特性可以在前所未有的高温下观察到。该项目的成功将有可能迈出将这些材料纳入功能设备的重要一步。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Identification of Oxidation State+1 in a Molecular Uranium Complex
铀分子络合物中氧化态 1 的鉴定
Dynamic Magnetic Properties of Germole-ligated Lanthanide Sandwich Complexes
  • DOI:
    10.1002/chem.202300567
  • 发表时间:
    2023-05-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    De, Siddhartha;Mondal, Arpan;Layfield, Richard A.
  • 通讯作者:
    Layfield, Richard A.
Bimetallic Synergy Enables Silole Insertion into THF and the Synthesis of Erbium Single-Molecule Magnets.
双金属协同作用使噻咯插入到 THF 中并合成铒单分子磁体。
Bimetallic Synergy Enables Silole Insertion into THF and the Synthesis of Erbium Single-Molecule Magnets
双金属协同作用使噻咯插入四氢呋喃中并合成铒单分子磁体
  • DOI:
    10.1002/ange.202317678
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    De S
  • 通讯作者:
    De S
Identification of Oxidation State +1 in a Molecular Uranium Complex.
  • DOI:
    10.1021/jacs.2c06519
  • 发表时间:
    2022-10-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Barluzzi, Luciano;Giblin, Sean R.;Mansikkamaki, Akseli;Layfield, Richard A.
  • 通讯作者:
    Layfield, Richard A.
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    2024
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