Ricerca: esperimento innovativo su nanostrutture molecolari

Utilizzata per la prima volta con il sincrotrone una tecnica di spettroscopia che permette di rilevare le variazioni delle molecole magnetiche che entrano in contatto con le superfici conduttive

nanostrutture molecolari
La molecola magnetica Fe4 in contatto con la superficie d'oro

Forse costituiranno le memorie nei nanodispositivi del futuro o gli elementi di base dei computer quantistici, ma prima dobbiamo capire come funzionano e che prestazioni hanno quando vengono depositate su superfici conduttive. Sono le molecole magnetiche e il loro comportamento a contatto con una superficie conduttiva il focus dell’esperimento coordinato da Roberta Sessoli ed effettuato con tecnologie non convenzionali dal team di ricercatori dei Dipartimenti di Chimica e di Fisica dell’Ateneo di Firenze, in collaborazione con Andrea Cornia, dell’Università di Modena e Reggio Emilia, e con i colleghi dell’European Synchrotron Radiation Facility di Grenoble – ESFR. Ne dà conto un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Nature Communications (“Mössbauer spectroscopy of a monolayer of single molecule magnets”, doi: 10.1038/s41467-018-02840-w).

I ricercatori sono riusciti a individuare importanti modifiche alla struttura geometrica ed elettronica della molecola quando questa si auto-organizza su una superficie di oro formando un film bidimensionale.

Le funzioni e le prestazioni di materiali e dispositivi, soprattutto quelli che si basano su nanostrutture, dipendono fortemente dalle caratteristiche delle interfacce di contatto fra i vari materiali che costituiscono le nanoarchitetture funzionali – spiega Roberta Sessoli, ordinario di Chimica generale ed inorganica – Un esempio sono le molecole magnetiche su superfici conduttive, su cui si concentra l’interesse per le applicazioni nella spintronica molecolare e nelle tecnologie quantistiche dell’informazione”.

I ricercatori hanno impiegato per la prima volta la spettroscopia Mössbauer ad alta sensibilità basata sull’utilizzo di raggi gamma prodotti con il sincrotrone ESFR per studiare il comportamento di una molecola quando viene depositata su una superficie di oro.

Alcuni studi teorici avevano predetto questi effetti  – spiega ancora la ricercatrice – ma nessuna delle tecniche usate fino ad adesso era riuscita a rilevare queste variazioni, rese invece visibili grazie a questa nuova metodologia di indagine, dalle prestazioni uniche al mondo, applicata per la prima volta a nanostrutture molecolari di questo tipo”.

Le potenzialità di sviluppo di questo approccio – commenta Sessoli – sono enormi e permetteranno presto di studiare nuovi materiali ibridi contenenti nuclei Mössbauer attivi, primo fra tutti il ferro, e comprendere altri fenomeni che avvengono su scala nanometrica tra materiali diversi”.