Химики из Черноголовки создали управляемый светом магнит

Химики из подмосковной Черноголовки создали молекулу, которая может переключать магнитные свойства под действием света. Это открытие, опубликованное в конце января 2025 года, открывает путь к созданию запоминающих устройств принципиально нового типа, где один бит информации будет храниться на одной молекуле вместо миллионов.

Свет как выключатель магнетизма

Специалисты Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН синтезировали соединение на основе фотохромного спиропирана и ионов редкоземельных металлов — диспрозия и тербия. Ключевая особенность разработки в том, что полученный комплекс способен не только намагничиваться во внешнем поле, но и сохранять это состояние после его отключения. Управление магнитными свойствами осуществляется за счет уникальной структуры спиропирана. Эта органическая молекула, напоминающая цепочку из нескольких колец, меняет свою конфигурацию под воздействием света разной длины волны. Зеленый спектр заставляет звенья «размыкаться», обесцвечивая вещество, а ультрафиолет восстанавливает структуру, возвращая фиолетовый окрас.

Принцип «переключения»

Химикам удалось добиться предсказуемого перехода одной и той же молекулы между двумя различными состояниями. Присоединенные ионы металлов реагируют на эти структурные изменения, что и обеспечивает эффект управляемого магнетизма. Таким образом, световой импульс выступает в роли триггера, включающего или выключающего магнитные свойства материала.

От миллиона молекул к одной

По словам заведующего лабораторией перспективных материалов, доктора химических наук Дмитрия Конарева, полученное соединение теоретически способно стать основой для сверхплотных накопителей данных. Современные технологии хранения информации используют для записи одного бита огромные массивы молекул. Новая разработка демонстрирует принципиальную возможность сократить этот объем до единственной молекулы, что позволит многократно уменьшить физические размеры запоминающих устройств при колоссальном росте их емкости. Пока эксперименты проводятся в строгих лабораторных условиях: работоспособность молекулы подтверждена при температуре, близкой к абсолютному нулю (около -270°C), и только в жидком растворе. Первые успешные попытки создания молекулярных магнитов, управляемых светом, предпринимались еще в начале 2020-х годов, однако они сталкивались с проблемой нестабильности соединений. Группе из Черноголовки удалось подобрать такую комбинацию спиропирана и редкоземельных элементов, которая обеспечивает длительное сохранение намагниченности. Основной вызов для исследователей сейчас — повышение рабочей температуры синтезированного соединения до комнатной. Следующая амбициозная задача — перевод вещества из жидкой фазы в твердую структуру без потери его уникальных свойств. Успех в этих направлениях может превратить экспериментальную разработку в реальную технологическую платформу для создания запоминающих устройств с беспрецедентной плотностью записи.