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Un importante risultato nel campo dei materiali magnetici..

alla scala nanometrica, apparso on-line in questi giorni sulla rivista Nature  (http://dx.doi.org/10.1038/nature09478)  è stato ottenuto nel laboratorio di Magnetismo Molecolare del Dipartimento di Chimica dell'Università di Firenze.

 

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L'articolo, di cui è primo autore Matteo Mannini ed autore corrispondente Roberta Sessoli, riporta uno studio svolto nel Dipartimento di Chimica in cooperazione con il gruppo di Andrea Cornia dell'Università di Modena e di quello di Philippe Sainctavit dell'Università Pierre et Marie Curie di Parigi, nel quale la luce di sincrotrone è stata usata per studiare il comportamento quantistico di un monostrato di molecole magnetiche chimicamente modificate per essere ancorate ad una superficie di oro. 

Il gruppo fiorentino diretto dal Prof. Gatteschi ha svolto un ruolo pioneristico in questo settore del magnetismo con l'importante scoperta che la bistabilità magnetica, ed il conseguente effetto memoria, ampiamente sfruttato nei materiali magnetici tradizionali, possono essere associati anche a molecole isolate. La ricchezza degli effetti quantistici ha reso questi sistemi, noti con il nome di magneti a singola molecola o SMM dall'acronimo inglese, una pietra miliare nella storia dello spin (http://www.nature.com/milestones/milespin/full/milespin22.html). Più recentemente la ricerca si è spostata verso un loro possibile utilizzo come sistemi modello nel campo della spintronica, ovvero l'elettronica che sfrutta anche i possibili effetti indotti dallo spin degli elettroni coinvolti nel fenomeno di trasporto. La magneto-resistenza gigante, attualmente sfruttata nelle testine di lettura degli hard-disk dei computer, è sicuramente il fenomeno più noto ottenuto nel campo della spintronica.

Per gli studi svolti dal gruppo fiorentino è stato però necessario modificare i magneti a singola molecola per poterli connettere direttamente ad elettrodi metallici quali superfici d'oro. Lo scorso anno lo stesso gruppo di ricercatori ha mostrato per la prima volta (Nature Materials, 2009, 8, 194) che una classe di molecole contenenti quattro ioni ferro(III) manteneva l'effetto memoria quando queste molecole venivano depositate su oro nella forma di un monostrato. Oggi, grazie alla progettazione chimica che ha permesso di controllare l'orientazione delle molecole sulla superficie dell'oro,  a studi approfonditi svolti presso due sincrotroni europei ed ad una completa modellizzazione teorica, è stato possibile mostrare che anche gli effetti quantistici, come il tunneling risonante della magnetizzazione, sono osservabili a livello di molecole isolate e chimicamente connesse con un elettrodo metallico. Sebbene le temperature molto basse alle quali i fenomeni sono osservabili non abbiano per ora permesso un loro sfruttamento tecnologico, i magneti a singola molecola continuano a rappresentare un'affascinante palestra per la comprensione del comportamento della materia alla scala nanometrica.  La pubblicazione sulla rivista Nature è un riconoscimento all'interesse della comunità scientifica internazionale sulle ricerche svolte da questi ricercatori ed alle raffinate capacità di indagine in condizioni al limite delle attuali sensibilità strumentali dimostrate da questo team che copre, nella sua ricerca, un aspetto multidisciplinare centrato sull'overlap tra la chimica e la fisica dello stato solido.