Anna Kollath AC V Hauptseminar WS 2010/11 Einzelmolekülmagnet Anna Kollath AC V Hauptseminar WS 2010/11

Inhalt Geschichtliche Entwicklung Was ist ein Einzelmolekülmagnet? Aufbringung an Oberflächen Anwendungen

Geschichtliche Entwicklung Änderung des Einsatzgebietes zum Informationsspeicher → Miniaturisierung

Geschichtliche Entwicklung Entdeckung von Molekularen Magneten: meist Cluster mit Übergangsmetallzentren und organ. Resten/freien Radikalen, die für eine Magnetisierung eine Wechselwirkung mit anderen Molekülen brauchen → Fernordnung

Geschichtliche Entwicklung 1993: erstmalige Entdeckung eines Einzelmolekülmagneten ( Mn12) 1998: Aufbringung einer dünnen Schicht auf eine Oberfläche 2003: einzelne Mn12-Cluster auf Filmoberfläche

Was ist ein Einzelmolekülmagnet Cluster: Übergangsmetallzentren und organische Reste/freie Radikale Mn12 Cluster: 8 äußere MnIII 4 innere MnIV organ. Reste

Was ist ein Einzelmolekülmagnet Langsame magnetische Relaxationszeit →großer Spin-Grundzustand →Barriere für Spin-Umkehr wenn externes Magnetfeld entfernt wird bei tiefen T

Was ist ein Einzelmolekülmagnet Hystereskurve: Stufen bei def. Feldern

Was ist ein Einzelmolekülmagnet An den Stufen existieren Levelpaare mit gleicher Energie →Tunneln nur zwischen gleichen Energieniveaus →bei Hn: (-M+n)-Zustand trifft +M-Zustand

Was ist ein Einzelmolekülmagnet Magnetische axiale Anisotropie →Jahn-Teller-Verzerrung →vektorielle Projektion von einzelnen Ionen- anisotropien auf den Grundzustand S=10

Was ist ein Einzelmolekülmagnet Magnetismus ist unabhängig von anderen Molekülen →keine Fernordnung Blocking Temperature: →T > Tblock: Superparamagnetismus →T< Tblock: ∆E groß genug um Spin- umkehr zu verhindern, Informations- speicherung möglich

Aufbringen an Oberflächen Vers. Methoden für Mn12 SMMs: 1) Ablagerung funktionalisierter Cluster in Lösung auf Oberflächen 2) Funktionalisierung von Cluster/ Oberfläche 3) Physikalische Methoden 4) Einbau in dünne Nanokompositfilme

Aufbringen auf Oberflächen →1) – breath-figures Methode: •Wassertropfen als Template •Mn12 und CH2Cl2 als Lösungsmittel •HOPG Oberfläche

Aufbringen auf Oberflächen - LCW Methode: •Lithographically Controlled Wetting Method •Ablagerung mit Hilfe eines Stempels •Stempel mit Moleküllösung berührt flüssige Oberfläche •positive molekulare Replika des Stempels auf der Oberfläche

Aufbringen auf Oberflächen →2) Funktionalisierte Cluster: Cluster mit funktionalisierten Carboxyl- gruppen Verbesserte chemische Stabilität

Aufbringen auf Oberflächen Funktionalisierte Oberfläche:

Aufbringen auf Oberflächen Funktionalisierung von Cluster und Oberfläche: Elektrostatische WW zwischen pos. Mn12 Clustern und neg. Oberfläche

Aufbringen auf Oberflächen → 3) - Laser Ablation: Materialentfernung von fester Oberfläche durch Laserbestrahlung und Transport durch Vakuum – Photolitographische Methode: Film-Muster auf Si/SiO2-Oberfläche

Aufbringen auf Oberflächen → 4) Einbau in dünne Nanokompositfilme: 2 Schritte: •Polymer/Cluster-Lsg. wird auf Glassubstrat aufgebracht •Quellung des Polymernetzwerkes

Anwendungen Temperaturproblem ! Floppy disks Hard drives Tapes DVD High speed Computer → ein Molekül = ein Bit Information Temperaturproblem !

Literaturverzeichnis http://sandisk.de/Assets/File/Downloads/photos/retail/Bl ue_SD_1GB.jpg,08.01.11 um 22:57. http://forum.bauforum24.biz/forum/uploads/post-1166- 1215781679_thumb.jpg, 08.01.11 um 22:52 Prof. Dr. B. Weber, Vorlesungsskript, Aktuelle Forschungsthemen in der Anorganischen Chemie, Universität Bayreuth. D. Gatteschi, Single molecule magnets: a new class of magnetic materials, Journal of Alloys and Compounds 317-318 (2001), S.8-12. J. Gó´mez-Segura, J. Veciana, D. Ruiz-Molina, Advances on the nanostructuration of magnetic molecules on surfaces-the case of single molecule magnets (SMM), The Royal Society of Chemistry (2007), S.3699-3707. D. Ruiz-Molina, G. Christou, D. N. Hendrickson, Single- Molecule Magnets, Molecular Crystals and Liquid Crystals 343 (2000), S. 17-27.

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!