جزيء صغير يتكون من بضع ذرات فقط يمكن أن يتصرف كمغناطيس دائم. فهو يكتسب مغناطيسية ولا يتعجل في فقدانها حتى عند إزالة المجال الخارجي. تسمى هذه الجزيئات بالمغناطيسات الجزيئية المفردة، وهي تثير اهتمام العلماء كأساس محتمل لتسجيل معلومات فائق الكثافة.
في السابق، كانت سلوك هذه الجزيئات توصف بنماذج مبسطة. الآن، بنى الفيزيائيون حسابًا كاملًا «من الصفر»: أخذوا معادلات ميكانيكا الكم، وأضافوا تفاعل الجزيء مع اهتزازات البيئة المحيطة، وحسبوا كيف يستجيب الجزيء لمجال مغناطيسي متغير. قورنت النتيجة بالتجربة لثلاثة مركبات حيث تكون الأيونات المغناطيسية للإيتربيوم والتربيوم والديسبروسيوم مخففة في الإيتريوم غير المغناطيسي داخل مصفوفة بوليمرية. كان التطابق جيدًا لكل من درجات الحرارة المنخفضة والعالية.
هذا النهج يظهر لأول مرة أن السلوك المعقد للمغناطيسات الجزيئية يمكن التنبؤ به دون معاملات تكييف. إنها خطوة نحو تصميم مواد بخصائص مغناطيسية مرغوبة على الحاسوب بدلاً من البحث عنها عشوائيًا في المختبر.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2603.18725
Single-Molecule Magnets (SMMs) exhibit slow magnetic relaxation as a result of axial magnetic anisotropy inhibiting spin-phonon transitions. In order to establish a direct link between physical observables and the microscopic theory of magnetic relaxation, we here develop and numerically implement a first-principles linear-response theory for open quantum systems that provides access to the complex a.c. magnetic susceptibility in the presence of an oscillating a.c. magnetic field. Once combined with density functional theory and multiconfigurational electronic structure simulations, this formalism is applied in a fully first-principles fashion to three cyanido-bridged Ln/Y-based coordination polymers with general formula {Ln$$^{III}_x$$ Y$$^{III}_{1-x}$$ [Co(CN)$$_6$$]}, where Ln = Yb (1), Tb (2), and Dy (3). The method is able to reproduce the low-temperature direct relaxation process and its field dependence, as well as the high-temperature Orbach relaxation regime for all the investigated compounds. These results demonstrate the feasibility of ab initio simulations of magnetic a.c.susceptibility in lanthanide-based SMMs and support the potential of further development of ab initio open quantum systems methods towards the completion of a magnetization dynamics theory.
يمكن للمغناطيسات الجزيئية المفردة تخزين بت واحد من المعلومات في جزيء واحد — وهذا أكثر كثافة بملايين المرات من الأقراص الصلبة الحديثة.