Od 2017 roku Komitet Krystalografii PAN działający przy Wydziale III Nauk Ścisłych i Nauk o Ziemi PAN przyznaje honorowe nagrody „Polskie Diamenty Krystalograficzne” dla najlepszych prac krystalograficznych polskich autorów. Wyróżnienia przyznawane są za prace wykonane w poprzednim roku. W tegorocznej edycji konkursu wyłoniono najlepsze prace opublikowane w latach 2019 i 2020. Miło nam poinformować, że wśród nagrodzonych prac znalazła się publikacja autorstwa pracowników Wydziału Chemii UJ: Dr hab. Dawida Pinkowicza, prof. UJ, Mgr Mirosława Arczyńskiego i Prof. dr hab. Barbary Siekluckiej. Artykuł powstał we współpracy z Profesor Kim R. Dunbar (Department of Chemistry, Texas A&M University) oraz Profesorem Janem Stankiem (Instytut Fizyki im. Mariana Smoluchowskiego, Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ). Praca pt. „Site-Selective Photoswitching of Two Distinct Magnetic Chromophores in a Propeller-Like Molecule to Achieve Four Different Magnetic States” opublikowana została w czasopiśmie Journal of the American Chemical Society (200 punktów zgodnie z wykazem czasopism naukowych i recenzowanych materiałów z konferencji międzynarodowych Ministerstwa Edukacji i Nauki, Impact Factor: 14.612).
W nagrodzonej pracy autorzy zaprezentowali i przebadali cząsteczki klastrów [Fe(tmphen)2]4[MIV(CN)8]2 Fe4M2 (tmphen = 3,4,7,8-tetramtylo-1,10-fenantrolina, M = Mo, W) zbudowanych z sześciu jonów metali połączonych ligandami cyjankowymi w taki sposób, że tworzą one oktaedry typu Fe4M2. Głównym osiągnięciem jest pokazanie, że korzystając z kombinacji czynników: temperatury i światła o dwóch różnych długościach fali można odwracalnie i selektywnie przełączać stan spinowy różnych chromoforów w cząsteczce. Badania krystalograficzne prowadzone na monokryształach umożliwiły zbadanie korelacji magneto-strukturalnych w klastrach Fe4M2 z atomową rozdzielczością. Temperaturowo-zależne pomiary dyfraktometryczne wykazały, że termiczna przemiana spinowa jest zahamowana dla dwóch z czterech jonów Fe2+ w klastrze Fe4M2. We współpracy z brytyjskim ośrodkiem synchrotronowym „Diamond Light Source”, podjęto próbę określenia zmian strukturalnych wywołanych „in situ” światłem fioletowym w temperaturze 30 K. Ostatecznie, zagadkę natury efektu fotomagnetycznego rozwikłano przy użyciu kombinacji pomiarów magnetycznych i fotomagnetycznych, wspierając się wynikami podobnych pomiarów dla analogów manganowych Mn4M2, w których FeII zastąpiono "niefotomagnetycznymi" centrami MnII.
Co ciekawe, przy rozmiarze nie przekraczającym 2 nm, każda pojedyncza cząsteczka [Fe(tmphen)2]4[MIV(CN)8]2 ma potencjał wykazywać aż 18 różnych stanów magnetycznych (Rysunek poniżej) przy czym realizacja 4 bitów klasycznych wymaga tylko 16! Pełne wykorzystanie tych możliwości oznaczałoby miniaturyzacyjny skok technologiczny. W nagrodzonej pracy autorom udało się odróżnić i kontrolować "jedynie" cztery stany makroskopowe, stanowiące statystyczną mieszankę 18 możliwych stanów mikroskopowych. Jest to istotny krok w kierunku realizacji wizji Richarda Feynmana "There's plenty of room at the bottom", dotyczącej wykorzystania „przestrzeni tam na dole”.
Osiemnaście możliwych stanów magnetycznych w oktaedrycznych cząsteczkach Fe4M2 dostępnych poprzez zastosowanie odpowiedniej kombinacji bodźców zewnętrznych: światła o długości fali 450 nm i/lub 638 nm oraz zmian temperatury.
Serdecznie gratulujemy!