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

Приглашенный ученый Палий Андрей Владимирович Молдова, Россия
Номер договора
14.W03.31.0001
Период реализации проекта
2017-2021

По данным на 15.02.2021

15
Количество специалистов
33
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

Приоритет СНТР: а


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:

  • Синтезированы и детально изучены шестикоординированные высокоспиновые комплексы ионов Co(II), проявляющие свойства моноионных магнитов. На основе этого исследования были выявлены основные релаксационные механизмы, ответственные за моноионные магнитные свойства данных систем, и разработаны критерии рационального дизайна моноионных магнитов с улучшенными характеристиками.
  • Выявлена корреляция между структурой ближайшего координационного окружения ионов кобальта и временами спин-решеточной релаксации. Данный результат вносит существенный вклад в развитие области мономолекулярного магнетизма и приближает к созданию функциональных магнитных наноматериалов на основе мономолекулярных магнитов.
  • Достоверно показано, что ряд молекулярных систем смешанной валентности проявляет магнитоэлектрический эффект и, следовательно, такие системы являются мономолекулярными аналогами мультиферроиков. Разработаны электронные и вибронные модели таких систем. В частности, выявлен механизм электрополевого контроля антиферромагнитного обмена и квантовой запутанности в триферроценовых комплексах и восстановленных полиоксометалатах, а также электрополевого контроля косвенного магнитного взаимодействия между локализованными спинами посредством делокализованного электрона. Доказан определяющий вклад вибронного взаимодействия в повышение эффективности электрополевого контроля.
  • Доказана возможность получения индуцированного электрическим полем спинового переключения в тригональных двухэлектронных тримерах смешанной валентности.
  • Выявлен механизм двухступенчатых спиновых переходов в переключаемых молекулярных магнитных системах на основе молекулярных кристаллов, содержащих в качестве структурных единиц полиядерные комплексы. Эти результаты важны для решения прикладных задач молекулярной электроники и спинтроники, а именно, для создания молекулярных логических квантовых вентилей и магнитных переключателей.
  • Разработан эффективный вычислительный подход к решению многомодовых динамических вибронных задач, возникающих в молекулярных мультиферроиках и переключаемых молекулярных магнитных системах на основе сложных полиядерных кластеров смешанной валентности.
  • Создана компьютерная программа VIBPACK, предназначенная для численного расчета энергетического спектра спин-вибронных состояний, а также магнитных и оптических свойств переключаемых молекулярных магнитных систем. С появлением этой программы было снята основная проблема, ограничивавшая возможности описания свойств переключаемых молекулярных магнитных систем на основе кластеров смешанной валентности.
  • 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;

  • 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;

  • Решен ряд актуальных задач, относящихся к теории молекулярных квантовых клеточных автоматов (ККА), в частности, установлено, что ККА на основе би-димерных квадратных ячеек при прочих равных условиях обладают лучшими функциональными характеристиками по сравнению с квадратными ячейками на основе тетрамерных кластеров СВ, также впервые была высказана и подтверждена расчетами гипотеза о возможности значительного расширения класса молекул, используемых в качестве ячеек за счет включения в него кластеров СВ с двойным обменом, проявляющих дополнительную функцию спинового переключения.

Внедрение результатов исследования:

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

Образование и переподготовка кадров:

Члены научного коллектива принимают активное участие в подготовке научных и педагогических кадров и образовательной деятельности. Под руководством членов научного коллектива было успешно защищено две диссертации на соискание ученой степени кандидата наук, 7 дипломных и 5 курсовых работы. 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:

Лаборатория осуществляет сотрудничество с Институтом молекулярных исследований Университета Валенсии (г. Валенсия, Испания), Ариэльским университетом (Ариэль, Израиль) и Университетом имени Давида Бен-Гуриона в Негеве (г. Беэр-Шева, Израиль).


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. Приглашенный ученый Холкин Андрей Леонидович

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"

Технологии материалов

Томск

Холкин Андрей Леонидович

Португалия, Россия

2021-2023

Лаборатория. Приглашенный ученый Кайбышев Рустам Оскарович

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева"

Технологии материалов

Москва

Кайбышев Рустам Оскарович

Россия

2021-2023

Квантовая оптика в алмазах

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр Казанский научный центр Российской академии наук»

Технологии материалов

Казань

Хеммер Филип Роберт

США

2018-2022