El logro del orden magnético en sistemas de baja dimensión que consta de solo una o dos dimensiones ha sido un objetivo de investigación durante algún tiempo. En un nuevo estudio publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores de Uppsala muestran que se puede crear un orden magnético en una red de tablero de ajedrez bidimensional que consiste en moléculas organometálicas que tienen un espesor de capa atómica.
El orden magnético es un fenómeno común en los materiales tridimensionales, como el orden ferromagnético en los imanes de barra de hierro, donde los momentos magnéticos en todos los átomos de hierro apuntan en la misma dirección. En una o dos dimensiones, el orden magnético de largo alcance a temperaturasSin embargo, según el teorema de Mermin-Wagner, no es posible que sea mayor que cero. Kosterlitz y Thouless Premio Nobel 2016 sugirieron la posibilidad de lograr una fase magnética sin ese orden de largo alcance predicción de que un vórtice magnético topológico enque los momentos magnéticos apuntan en diferentes direcciones y se compensan entre sí podría ser realizable en una película bidimensional.
Los investigadores Ehesan Ali y Peter Oppeneer de la Universidad de Uppsala ahora han demostrado en una colaboración internacional con investigadores de Suiza e India que se puede crear un orden magnético de largo alcance en sistemas moleculares especialmente diseñados que consisten en moléculas de ftalocianina de hierro y manganeso. Estas moléculas, quetienen grandes similitudes con las porfirinas de hierro que se encuentran en la sangre natural, se adsorbieron en una superficie de metal dorado. Las moléculas no reaccionan con los átomos de oro, sino que se ordenan en un patrón de tablero de ajedrez bidimensional que consiste en alternar hierro y manganesomoléculas. En esta red de moléculas bidimensionales, los investigadores pudieron demostrar el orden magnético a bajas temperaturas de solo unos pocos grados Kelvin.
A través de simulaciones por computadora a gran escala, los investigadores de Uppsala pudieron demostrar una interacción débil entre los momentos magnéticos en la molécula vecina, que se transmitió a través de los electrones de oro, la interacción llamada Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida RKKYAunque las moléculas de ftalocianina metálica no reaccionan químicamente con el oro de metal noble, los electrones del oro perciben los momentos magnéticos de rotación en la molécula y transmiten esta información a la molécula vecina.
Los investigadores también detectaron que otra interacción física fundamental, la detección de Kondo, contrarrestó el orden magnético. Esto ocurrió porque los electrones dorados cambiaron sus momentos magnéticos de giro para neutralizar el momento de la molécula, algo en lo que no tuvieron éxito, y por lo tanto por mucho tiempose formó un orden magnético de rango.
"Fue sorprendente que nuestros cuidadosos cálculos pudieran establecer cómo se forma el orden magnético en la capa molecular", dice Peter Oppeneer, profesor del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Uppsala. "Nuestro descubrimiento puede allanar el camino para estudiar hasta ahoraestados magnéticos cuánticos desconocidos, y contribuye a la realización de la espintrónica cuántica molecular ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Uppsala . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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