Исследователи из Университета Содружества Вирджиния открыли «магнитный суператом» – стабильный кластер, способный воспроизводить свойства индивидуальных химических элементов, которые в перспективе могут быть использованы для получения молекулярных устройств нового поколения.

Магнитные суператомы VCs₈ and MnAu₂₄(SH)₁₈ воспроизводят свойства марганца. Кластер MnAu₂₄ окружен SH-группами, защищающими ядро кластера от внешних атак, что позволяет использовать его в медицинской химии. (Рисунок из Nature Chemistry, 2009, doi:10.1038/nchem.249)

Один из новых кластеров, состоящий из атома ванадия и восьми атомов цезия действует как крошечный магнит, магнетизм которого сравним с изолированным атомом марганца, этот кластер позволяет электронам с определенным значением спинового квантового числа двигаться по орбиталям «оболочки», состоящей из цезиевых атомов.

Шив Ханна (Shiv N. Khanna) с соавторами провел теоретическое исследование, целью которого было выяснение электронных и магнитных свойств кластеров, состоящих из одного атома ванадия, окруженного различным количеством атомов цезия. Было обнаружено, что кластер состава VCs₈ обладает заполненной внешней электронной оболочкой, что, как и в случае отдельных атомов приводит к увеличению стабильности всей квантово-механической системы, состоящей из ядер и электронов.

В соответствии с работой Ханна, магнитный момент нового кластера составляет пять магнетонов Бора, что более чем вдвое превышает магнитный момент атома железа, находящегося в составе железного магнита. Таким же магнитным моментом обладает атом марганца, электронное строение которого похоже на электронное строение кластера VCs₈, поэтому Ханна полагает, что новый кластер может рассматриваться как некое подобие атома марганца.

Источники:

1. Nature Chemistry, 2009, doi:10.1038/nchem.249
2. ChemPort