密歇根州立大学的马特·达文波特 图形摘要
学分:化学(2021)
多伊:10
1016/j
化学反应
2021
11
詹姆斯·邦德 有时候，制造一个全新的盒子需要打破常规的思维，这正是斯巴达化学家用来创造一个八原子磁性立方体的方法
这个小小的盒子是一种新的磁性分子的核心，这种分子可以为未来的数据存储、量子计算等技术提供动力
自然科学学院的化学助理教授塞尔万·德米尔说:“一开始，我们的方法看起来真的是一个疯狂的想法。”
“但是，事实证明这是有效的
" 德米尔和她的团队在《化学》杂志上发表了他们的工作，该杂志在3月10日的封面上刊登了这项研究
让研究人员的想法如此疯狂的部分原因是他们选择了在化学界众所周知的挑剔的原料
一种成分是一组被称为镧系元素的元素，它们在元素周期表的底部占据一个特殊的行
另一种是金属元素铋，它通常不会得到太多的关注(尽管有些人可能会从它在亮粉色抗酸剂如Pepto Bismol中的作用认出它)
“如果你在我开始在MSU工作时问我，”你会做铋化学吗？”我可能会说，“不
我为什么要这么做？”德米尔说道
“铋化学通常被认为是枯燥的
但事实证明，铋与其他元素以惊人的丰富方式结合
" 通过找到一种将铋与镧系元素(特别是铽或镝)结合的方法，他们创造了一种具有永久磁性的分子
这与磁棒和硬盘驱动器中发现的磁性相同，但规模要小得多
小规模的分子磁体提供了技术机会，例如提高磁性硬盘的存储容量
也有一些新兴的应用，传统的磁铁可能因为太大而无法发挥作用，例如量子电脑的处理器
大约30年前发现了第一个单分子磁体，从那以后，研究人员一直在寻找具有不同物理和化学属性的新品种
他们还致力于开发更有创意的化学方法来制造磁铁
在这方面，德米尔小组的工作非常突出
中国中山大学的化学家泽-阮瑀和童明亮没有参与这项研究，他们在《化学》杂志的一篇预览文章中称该项目是“前所未有的”和“令人印象深刻的”
“这可能是我和我的团队所做的最困难的事情，”德米尔说
“结果起初出乎意料，但在发现这一点后，我们优化了合成方法，以该化合物为分析目标
我们可能要进行100次反应才能找到制造它的最佳条件
" 尽管分子本身看起来很简单，却掩盖了制造过程的复杂性
分子的顶部和底部被碳原子和氢原子环覆盖
每个环都与镧系元素相连，镧系元素与铋原子形成立方体
“镧系金属有点像坐在宝座上，看起来像环己烷的‘椅子’结构，这是有机化学中常见的一种特殊结构，”德米尔说
“它很稳定
" 这种稳定性在这里派上了用场，因为大自然通常不喜欢制造立方体
尽管过程复杂，涉及的成分敏感，其结构和物理特征的挑战，斯巴达科学家成功地发现了一种全新的单分子磁体
“我们是世界上第一家生产这种产品的公司
我认为这很酷，”德米尔说
“不是每天你都能找到一条新的道路
但是在这种未知的高风险领域工作的挑战让我们每天都回到实验室
"
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