单分子磁存储器是第一个在室温下工作的

一种铁复合物成为首个在室温下工作的单分子磁存储器。“这是一种范式转变，将对该领域产生重大影响，”他说罗伯塔Sessoli他来自意大利佛罗伦萨大学，是分子磁学的先驱，但没有参与这个项目。这一发现可能会导致小型化存储设备，从而减少日常电子产品的能源消耗。

有时分子具有一种被称为双稳定性的记忆效应，它们可以在两种配置之间切换以响应外部刺激。例如，当暴露在外部磁场中时，单分子磁铁显示出磁双稳定性。然而，这种效应只在非常低的温度下才成立——一种镝化合物目前保持着80K的稳定性记录。

自旋-交叉复合物提供了另一种方法。塞索利解释说:“在自旋交叉中，系统改变了电子构型，甚至改变了原子的几何排列。”“这改变了未配对电子的数量，从而改变了磁性。”Such structural shifts mean spin-crossover systems only show bistability in bulk – never as isolated species. Until now.

材料研究人员说:“我们的发现完全摆脱了经典理论。José Ramón Galán-Mascarós来自西班牙塔拉戈纳的加泰罗尼亚化学研究所。他说:“这是一种在室温下也能工作的单分子存储器。”这看起来像是两种传统效果之间的完美合作，然而它是纯粹的旋转交叉。Galán-Mascarós补充道:“我们设计了一种铁基分子，可以在不协同的情况下保持磁记忆。”“这是前所未有的。”

“自旋-交叉复合物需要合作效应，”解释道Christoph Busche于来自英国格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学。他补充说:“通常，你需要很多(分子)来检测它。”“在这篇论文中，研究人员在液体和固体形式下进行了强稀释，记忆效应始终存在!”

Busche解释说，固体稀释——用锌取代铁原子——是分子磁学领域的标准做法。尽管取代了95%的铁，但双稳定性仍然存在。“在单个分子中观察到这种效应是非常令人兴奋的，”Busche说。

独特的结构

据Galán-Mascarós报道，秘密在于阴离子铁-三唑配合物的分子结构。“最初，我们追求的是阴离子自旋-交叉化合物，因为它们稀缺，”他解释道。“此外，它们还为与阳离子的酷炫组合创造出方便的混合材料提供了可能性。”

此外，这种独特的阴离子结构还有另一个用途:当加热时，原子重新排列，带负电荷的官能团在空间中分离。“这种效应确保了磁记忆在高温下“锁定”，因为将电荷聚集在一起会产生排斥反应，”Galán-Mascarós补充道。

Sessoli说:“事实上，这种配体使这种复合物变得特别。”“许多阴离子分支建立了一个分子内氢键网络，从而诱导双稳定性，”她补充道。

然而，温度开关可能是这种新型磁存储器的主要弱点。塞索利说:“这不是很方便。”目前，研究人员需要一个逐渐的温度转变来“记录”信息——越慢，双稳定性越好。她补充说:“对于这类材料来说，快速写作仍然是个问题。”然而，未来的研究可能会发现更快的激活方法，包括压力、光或电。“甚至可能是激光脉冲，”梦想Galán-Mascarós。

不过，阅读信息很简单。除了磁记忆的变化，铁配合物在自旋转变后颜色从白色变成紫色。“除了测量磁矩之外，这还提供了一种非常简单的方法来检测不同的状态，”Busche解释说。

为了确保记忆效应出现在单个分子的尺度上，研究团队进行了详尽的实验，包括NMR、动态光散射、磁化率、紫外可见光谱学和DFT计算模拟。Galán-Mascarós网站称:“非凡的主张需要非凡的证据。”“我们能做到这些，多亏了一个独特而多元化的跨学科团队，其中包括自旋跨界领域的顶尖专家。”

这些结果非但没有对先前提出的自旋交叉理论产生争议，反而在分子磁学领域开辟了许多新的机会。“这是一场革命，”Galán-Mascarós说。他补充说:“室温单分子存储器将为数据存储创造新的可能性，减少空间和能源消耗方面的资源需求。”“这是迈向分子比特的第一步。”