Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Номер договора
14.W03.31.0001
Период реализации проекта
2017-2021

По данным на 01.11.2022

9
Количество специалистов
55
научных публикаций
2
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Молекулярный магнетизм и молекулярная спинтроника представляют собой две взаимосвязанные междисциплинарные бурно развивающиеся области современной науки, в основе которых лежит стремление выйти за пределы традиционной элементной базы, использующей неорганические гетероматериалы, и перейти к созданию устройств на основе изолированных молекул с заданными магнитными и спинтронными характеристиками. В перспективе разрабатываемые и исследуемые мономолекулярные магниты и переключаемые молекулярные магнитные системы можно будет использовать для создания устройств хранения информации беспрецедентно высокой плотности, кубитов для квантовых компьютеров, сенсоров и спиновых транзисторов. Другие разрабатываемые и исследуемые молекулы могут быть использованы в качестве молекулярных ячеек для создания функционирующих квантовых клеточных автоматов.

Название проекта: 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

Цели и задачи

Направления исследований:

  • Разработка и исследование новых мономолекулярных/моноионных магнитов (МММ/МИМ) и переключаемых молекулярных магнитных систем (ПММС), мономолекулярных мультиферроиков, молекулярных квантовых клеточных автоматов и наноэлементов для спинтроники;
  • Поиск высокоэффективных методов синтеза новых МММ, МИМ и ПММС;
  • Теоретическое моделирование и исследование основных механизмов, лежащих в основе МММ, МИМ, ПММС свойств синтезируемых комплексов;
  • Разработка критериев рационального дизайна новых МММ, МИМ и ПММС, пригодных для практического применения в молекулярной электронике и спинтронике.

Цель проекта: Создание нового поколения моноионных магнитов и переключаемых молекулярных магнитных систем и выявление основных механизмов, лежащих в основе их МИМ и ПММС свойств

Практическое значение исследования

Научные результаты:

  1. Синтезирован и детально исследован ряд новых моноионных магнитов на основе комплексов переходных и редкоземельных ионов с различными координационными окружениями, установлены магитоструктурные корреляции, экспериментально и теоретически изучены особенности магнитной анизотропии и спиновой релаксации в таких комплексах.

  2. Выявлены основные электронные и вибронные механизмы ответственные за появление магнитоэлектрического эффекта в кластерах смешанной валентности (СВ) различных типов, развиты теоретические модели таких систем, разработаны критерии целенаправленного дизайна спин-переключаемых молекулярных магнитных систем и спиновых кубитов с управляемой внешним электрическим полем квантовой запутанностью.

  3. Выяснена роль молекулярных колебаний и фононов в явлении спин-кроссовера в молекулярных кристаллах, а также установлен физический механизм возникновения многоступенчатых спиновых переходов в кристаллах на основе полиядерных металлокомплексов.

  4. Получено несколько результатов, представляющих интерес для области рационального дизайна молекулярных квантово-клеточных автоматов (ККА)., в частности, доказано преимущество ККА на основе би-димерных квадратных ячеек по сравнению с тетрамерными ячейками, была высказана и подтверждена расчетами гипотеза о возможности расширения класса молекул, используемых в качестве ячеек за счет включения в него кластеров СВ с двойным обменом, а также кластеров с нарушенным пределом сильного кулоновского взаимодействия и сильным вибронным взаимодействием.

  5. Решен ряд актуальных задач, относящихся к теории двойного обмена и вибронных взаимодействий в кластерах СВ, в частности, была выявлена роль вибронного взаимодействия с межцентровыми колебаниями в эффекте парной делокализации заряда в тригональных тримерах СВ (делокализации лишнего электрона по двум из трех металлоцентров), объяснен необычный антиферромагнитный эффект двойного обмена в квадратно-плоскостных тетрамерах СВ с двумя делокализованными электронами, наконец, разработана высокоэффективная компьютерная программа VIBPACK для расчета вибронного энергетического спектра и магнитных свойств сложных полиядерных кластеров СВ.

Внедрение результатов исследования:

Полученные научные результаты являются фундаментальными и вносят существенный вклад в создание молекулярной электроники, спинтроники и квантового компьютинга.

Образование и переподготовка кадров:

  • Защиты: 2 кандидатские диссертации, 7 выпускных квалификационных работ бакалавров и магистров.

  • Члены научного коллектива принимают активное участие в подготовке научных и педагогических кадров и образовательной деятельности. На постоянной основе, а также в рамках тематических семинаров, ведущий ученый и члены научного коллектива проводят тренинги по тематике проекта. В 2017 и 2018 году проведены два научных семинара с приглашением иностранных ученых «Обменные кластеры и системы смешанной валентности для создания переключаемых магнитных систем, ячеек для квантовых клеточных автоматов и мономолекулярных магнитов» и «Мономолекулярные магниты и спиновые переключатели: от молекулярного магнетизма к молекулярной спинтронике».

  • Ведущим ученым разработан курс лекций «Теоретические основы молекулярного магнетизма», предназначенный для студентов шестого года факультета фундаментальной физико-химической инженерии МГУ имени М. В. Ломоносова.

  • Разработана и внедрена в 2020 году образовательная программа «Квантово-химический дизайн молекулярных магнитных переключаемых систем». 

Сотрудничество:

На протяжении всего существования лаборатории осуществлялось активное международное сотрудничество, в рамках которого проводились совместные исследования и научные семинары. Ниже перечислены организации, с которыми осуществлялось данное сотрудничество и области исследования:

  • Институт молекулярных исследований Университета Валенсии, Испания (экспериметнальное и теоретическое исследование моноионных магнитов, мономолекулярных магнитоэлектриков и молекулярных квантовых клеточных автоматов).
  • Университет имени Бен-Гуриона в Негеве, Беэр-Шева, Израиль (вибронная теория кластеров смешанной валентности и квантовых клеточных автоматов).
  • Ариэльский Университет, Ариэль, Израиль (квантово-химическое моделирование молекулярных квантовых клеточных автоматов).
  • Институт прикладной физики Академии наук Республики Молдова, Кишинев, Молдова (исследование систем, демонстрирующих спин-кроссовер).
  • Национальная лаборатория сильного магнитного поля, Таллахасси, Флорида, США (исследование магнитной анизотропии металлокомплексов методом многочастотной высокопольной ЭПР спектроскопии).
В результате этого сотрудничества было опубликовано свыше 40 научных работ в соавторстве с зарубежными исследователями из вышеперечисленных научных центров.

Скрыть Показать полностью
D. V. Korchagin, A. V. Palii, E. A. Yureva, A. V. Akimov, E. Ya. Misochko, G. V. Shilov, A. D. Talantsev, R. B. Morgunov, A. A. Shakin, S. M. Aldoshin, B. S. Tsukerblat
Evidence of field induced slow magnetic relaxation in cis-[Co(hfac)2(H2O)2] exhibiting tri-axial anisotropy with a negative axial component, DALTON TRANSACTIONS 2017, Jun. 21, Vol. 46, Issue 23, P. 7540-7548, DOI: 10.1039/C7DT01236E.
A. Palii, S. Aldoshin, B. Tsukerblat, J. J. Borràs-Almenar, J. M. Clemente-Juan, S. Cardona-Serra, E. Coronado
Electric Field Generation and Control of Bipartite Quantum Entanglement between Electronic Spins in Mixed Valence Polyoxovanadate [GeV14O40]8−, INORGANIC CHEMISTRY 2017, Aug. 21, Vol. 56, Issue 16, P. 9547−9554, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.7b00991.
A. Palii, B. Tsukerblat, S. Aldoshin, J. M. Clemente-Juan, E. Coronado
Electrically switchable magnetic exchange in the vibronic model of linear mixed valence triferrocenium complex, DALTON TRANSACTIONS 2018, Sep. 14, Vol. 47, Issue 34, P. 1178811805, DOI: 10.1039/C8DT01386A.
A. Palii, B. Tsukerblat
Pair-delocalization in trigonal mixed-valence clusters: new insight into the vibronic origin of broken-symmetry ground states, PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS 2019, Jun. 7, Vol. 21, Issue 21, P. 11122-11131 DOI: 10.1039/c9cp01562k.
Yu. P. Tupolova, I. N. Shcherbakov, L. D. Popov, V. E. Lebedev, V. V. Tkachev, K. V. Zakharov, A. N. Vasiliev, D. V. Korchagin, A. V. Palii, S. M. Aldoshin
Field-induced single-ion magnet behavior of a hexacoordinated Co(II) complex with easy-axis-type magnetic anisotropy, DALTON TRANSACTIONS 2019, May 28, Vol. 48, Issue 20, 6960–6970 DOI: 10.1039/c9dt00770a.
E. Y. Misochko, A. V. Akimov, D. V. Korchagin, J. Nehrkorn, M. Ozerov, A.V. Palii, J. M. Clemente-Juan, S. M. Aldoshin
Purely Spectroscopic Determination of the Spin Hamiltonian Parameters in High-Spin Six-Coordinated Cobalt(II) Complexes with Large Zero-Field Splitting, INORGANIC CHEMISTRY 2019, Dec. 16, Vol. 58, Issue 24, P. 16434-16444, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b02195.
A. Palii, S. Zilberg, A. Rybakov, B. Tsukerblat
Double-Dimeric Versus Tetrameric Cells for Quantum Cellular Automata: a Semiempirical Approach to Evaluation of Cell−Cell Responses Combined with Quantum-Chemical Modeling of Molecular Structures, THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C 2019, Sept. 12, Vol. 123, Issue 36, 22614−22623 DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b05942.
Tsukerblat B., Palii A., Clemente-Juan J. M., Coronado E.
Modelling the properties of magnetic clusters with complex structures: how symmetry can help us, INTERNATIONAL REVIEWS IN PHYSICAL CHEMISTRY 2020, Apr. 2, Vol. 39, Issue 2, P. 217-265. https://doi.org/10.1080/0144235X.2020.1764778
Palii A., Clemente-Juan J. M., Rybakov A., Aldoshin S., Tsukerblat B.
Exploration of the double exchange in quantum cellular automata: proposal for a new class of cells, CHEMICAL COMMUNICATIONS 2020, Sep. 18, Vol. 56, Issue 73, P. 10682-10685. https://doi.org/10.1039/D0CC04135A
Palii A., Aldoshin S., Tsukerblat B.
Mixed-valence clusters: Prospects for single-molecule magnetoelectrics, COORDINATION CHEMISTRY REVIEWS 2021, Jan. 1, Vol. 426, Article 21355. Published: JAN 2021, Q1, https://doi.org/10.1016/j.ccr.2020.213555
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория ультра широкозонных полупроводников

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» - (НИТУ МИСиС)

Технологии материалов

Москва

Кузнецов Андрей Юрьевич

Швеция

2022-2024

Лаборатория ионоселективных мембран

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова - (МГУ)

Технологии материалов

Москва

Амедюри Брюно Мишель

Франция

2022-2024

Лаборатория нейроэлектроники и мемристивных наноматериалов

Южный федеральный университет - (ЮФУ)

Технологии материалов

Таганрог

Пак Бэ Хо

Корея

2022-2024