Imans moleculars

Imans moleculars o iman de base molecular són materials moleculars capaces de presentar ferromagnetisme. Els materials magnètics han segut estudiats a lo llarc d'estos anys des de que Faraday en 1832 va publicar la primera image de les llínees de fluix al voltant d'un magneto. S'ha descobert que no solament els metals funcionen per a materials en magnetisme molecular, sino que també els composts orgànics han demostrat una efectivitat en el desenroll d'estos materials.

Fonaments del magnetisme molecular

Els imans moleculars es poden definir com els sistemes més menuts en els que els electrons seguixen interactuant de forma colectiva per a formar un macroespín. En la seua gran majoria els moments magnètics de cada àtom s'acoplen antiferromagnéticamente.

En reduir-se l'espai del sistema magnètic (de bulk a escala molecular) es produïx un canvi en les interaccions magnètiques existents dins del sistema. Si es controla adequadament la reducció de les dimensions, es poden controlar en precisió diverses propietats magnètiques importants com: tamany del espin, moments orbitales, l'anisotropía magnètica, propietats termodinàmiques, el tamany dels dominis magnètics i el tamany de la frontera de gra, les propietats dinàmiques. El controlar estos paràmetros oferix perspectives tecnològiques molt interessants en la construcció de dispositius.

Dos efectes es destaquen principalment en estos sistemes pel comportament quàntic del sistema d'espin de les molècules: Cuantización en el seu histéresis i tunelaje quàntic de magnetisació. La gran ventaja dels imans moleculars és el fet de que poden ser sintetisats en còpies idèntiques pero al mateix temps permeten la variació en la seua estructura, útil per a dissenyar interaccions magnètiques de diferents forces. Existixen imans moleculars inorgànics, metalorgánicos i purament orgànics, en el cas d'estos últims els radicals són els que contenen el spin.

Cada unitat molecular pot contindre des de dos fins a vàries dotzenes de ions paramagnéticos (spins) i encara que estos materials siguen utilisats com a mostres macroscòpiques, cristals o pols per eixemple, les interaccions magnètiques intermoleculars són despreciables en comparació a les interaccions intramoleculares. Per lo tant les propietats magnètiques que els materials presenten són un reflex principalment de les propietats d'una sola molècula. Les característiques d'estos materials els fan prometedors en una varietat d'aplicacions, des de física fins a biomedicina.

Primer material ferromagnético orgànica

Durant décades s'ha estudiat les propietats d'estat sòlit dels composts orgànics els quals han demostrat tindre propietats extraordinàries les quals poden ser ben aprofitades per al desenroll de nous materials. El primer material orgànic que va demostrar tindre propietats ferromagnéticas va ser la p-nitrofenil nitronil nitróxido (p-NPNN per les seues sigles en anglés) esta va demostrar ser un eixemple del primer ferromagneto sense elements metàlics.

Història de la p-nitrofenil nitronil nitróxido

La primera teoria explícita de ferromagnetos orgànics va ser proposta en 1963 per Mc Connell. No obstant, no es varen trobar cristals orgànics purs per a ser ‘bulk’ ferromagnetos tridimensionals. Per a 1991 la transició a l'orde ferromagnético va ser marcat pel descobriment del cristal de p-nitrofenil p-nitrofenil nitronil nitróxido (C₁₃H₁₆N₃O₄). El seu ferromagnetisme va ser establit baix la temperatura de transició de 0.6 K per varis experiments tals com:

• Suseptibilidad.
• Magnetisació.
• Capacitat calorífica.
• Rotació de l'espin del muon en camp zero.
• Difracció de neutrons.
• Medicions de resonància ferromagnética.