О проекте

ОСВ / Лаборатория молекулярных магнитных наноматериалов

О проекте “Дизайн и исследование новых мономолекулярных/моноионных магнитов и переключаемых молекулярных магнитных систем, перспективных для применения в качестве надежных кубитов, мономолекулярных мультиферроиков, молекулярных квантовых клеточных автоматов, и наноэлементов для спинтроники”

№ договора:  14.W03.31.0001

Наименование организации:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики РАН

Области научных исследований:
ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ

Проект реализуется в области технологии материалов и направлен на разработку и исследование мономолекулярных/моноионных магнитов и переключаемых молекулярных магнитных систем, которые в перспективе можно будет использовать для создания устройств хранения информации беспрецедентно высокой плотности, кубитов для квантовых компьютеров, сенсоров и спиновых транзисторов, квантовых клеточных автоматов.

Целью проекта является создание нового поколения моноионных магнитов (МИМ) и переключаемых молекулярных магнитных систем (ПММС) и выявление основных механизмов лежащих в основе их МИМ и ПММС свойств.


Основными задачами проекта являются:

1) Синтез новых МИМ, исследование их структуры, магнитных и спектральных свойств, а также их всестороннее теоретическое описание.

2) Экспериментальное и теоретическое исследование обменно-связанных ПММС демонстрирующих резкое изменение магнитных свойств (например, с антиферро- на ферромагнитное и наоборот) под  действием  света.

3) Исследование ПММС на основе кластеров смешанной валентности, способных менять свой спин под действием внешнего электрического поля (мономолекулярных аналогов мультиферроиков), изучение возможности контроля квантовой запутанности в таких системах с помощью внешнего электрического поля.

4) Разработка критериев рационального дизайна новых МИМ и ПММС пригодных для практического применения в молекулярной электронике и спинтронике.

5) Создание эффективной современной международной лаборатории магнитных наноматериалов, основывающейся на тесном сотрудничестве между высококвалифицированными экспериментаторами, обладающими значительным опытом работы в области синтеза и экспериментальных методов исследования МИМ и ПММС, и теоретиками, известными своими исследованиями в различных областях молекулярного магнетизма.


Ожидаемые результаты проекта:

1) Будет получена и экспериментально изучена серия новых МИМ на основе высоко-анизотропных 3d - ионов (Co(II), Ni(II), и т. д.) в различных лигандных окружениях (квазиоктаэдрическом, тетраэдрическом, тригонально-бипирамидальном и т. д.), а также будут предприняты попытки получения (с последующим исследованием) ряда комплексов с МИМ свойствами на основе 4d, 5d и 4f- ионов.

2) Параметры, определяющие магнитную анизотропию в синтезированных МИМ (D-тензоры расщепления в нулевом поле, g-тензоры, параметры кристаллического поля и т. д.) будут определены как на основе анализа экспериментальных магнитных данных и спектров ЭПР  так и с помощью квантово-химических расчетов.

3) Будет развита теоретическая модель для описания сильной (первого порядка) магнитной анизотропии в СИМ на основе октаэдрически координированных 3d - ионов с непогашенными орбитальными угловыми моментами (Co(II), Fe(II) и т. д.).

4) Будет синтезирована и экспериментально изучена серия каликсарен-содержащих тетраядерных кластеров с фотохромными лигандами, обладающих ПММС свойствами.

5) Будет разработана теоретическая модель для описания фотомагнетизма в каликсарен-содержащих тетраядерных кластерах с фотохромными лигандами, и выявлены основные механизмы ответственные за ПММС – свойства этих систем.

6) Будут развиты теоретические электронные и вибронные модели ПММС, способных менять свой спин под действием внешнего электрического поля, на основе молекул смешанной валентности (СВ) с двумя делокализованными электронами (таких, как дважды восстановленные полиоксометаллаты СВ, линейные тримерные кластеры СВ с делокализованной электронной парой и линейные тетраядерные кластеры СВ, в которых терминальные локализованные спины взаимодействуют посредством делокализованного электрона центрального биядерного фрагмента.

7) Будут разработаны критерии рационального дизайна новых МИМ и ПММС с улучшенными характеристиками.

8) В ходе выполнения проекта будут опубликованы не менее 11 работ в рецензируемых научных журналах с высокими импакт факторами.


Проект под руководством приглашенного ведущего ученого Андрея Владимировича Палия стал одним из 40 победителей конкурса (при 484 участниках) на получение грантов РФ в рамках реализации постановления Правительства РФ № 220 от 9 апреля 2010 г. № 220 «О мерах по привлечению ведущих ученых в российские образовательные организации высшего образования, научные учреждения, подведомственные федеральному агентству научных организаций, и государственные научные центры Российской Федерации в рамках подпрограммы «Институциональное развитие научно-исследовательского сектора" государственной программы Российской Федерации «Развитие науки и технологий" на 2013 - 2020 годы".