La revista Journal of Materials Chemistry A dedica su portada al dise\u00f1o de un nuevo compuesto molecular que abre nuevas fronteras a la refrigeraci\u00f3n magn\u00e9tica en dispositivos tecnol\u00f3gicos<\/p>\n
La nueva edici\u00f3n de la revista Journal of Materials Chemistry A dedica su portada a un nuevo compuesto molecular dise\u00f1ado por un equipo liderado por el Laboratorio de Nanociencia Molecular de la Facultad de Qu\u00edmica de la Universidad de Barcelona. El compuesto se basa en el gadolinio (Gd) \u2014un elemento qu\u00edmico que tiene la capacidad de generar un efecto magnetocal\u00f3rico\u2014 y tiene un especial inter\u00e9s en el \u00e1mbito del magnetismo molecular y en el dise\u00f1o de dispositivos con aplicaciones tecnol\u00f3gicas en la nanoescala.<\/p>\n
El trabajo lo dirige la profesora Carolina Sa\u00f1udo, de la Facultad de Qu\u00edmica y el Instituto de Nanociencia y Nanoteconolog\u00eda de la UB (IN2UB), e incluye gran parte de la investigaci\u00f3n llevada a cabo por Subodh Kumar, estudiante del m\u00e1ster en Nanociencias de la UB, y el doctorando Guillem Gabarr\u00f3, ambos coautores del art\u00edculo.<\/p>\n
En el trabajo, en el que destaca la participaci\u00f3n de la investigadora Elena Bartolom\u00e9, del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC), tambi\u00e9n participan equipos del Instituto de Qu\u00edmica Te\u00f3rica y Computacional de la UB (IQTCUB), el Instituto de Nanociencia y Materiales de Arag\u00f3n (INMA\/CSIC\/UNIZAR), el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magn\u00e9tico (National High Magnetic Field Laboratory), Estados Unidos) y la Universidad de Oxford (Reino Unido).<\/p>\n
Los materiales bidimensionales (2D) son compuestos que aportan un rendimiento excepcional para dise\u00f1ar heteroestructuras \u2014la uni\u00f3n de diversos materiales con diferentes propiedades\u2014 o para dispositivos multifuncionales. Concretamente, el nuevo compuesto se basa en el gadolinio (Gd), un elemento qu\u00edmico del grupo de las tierras raras que tiene siete electrones desparejados y puede actuar como refrigerante magn\u00e9tico.<\/p>\n
En el estudio, el equipo del Laboratorio de Nanociencia Molecular de la UB ha preparado un compuesto 2D de Gd(III). Este compuesto se presenta en forma de material masivo de tipo red reticular de cationes met\u00e1licos y ligandos org\u00e1nicos (metal-organic framework<\/em>, MOF). Una particularidad de los compuestos de Gd(III) es que son activos en temperaturas extremadamente bajas.<\/p>\n \u00abEste MOF es especial, ya que es bidimensional. Los MOFs 2D son equivalentes metaloorg\u00e1nicos al grafeno y, como este compuesto, se pueden exfoliar en monocapas o en agregados de pocas monocapas en la escala nanom\u00e9trica\u00bb, detalla Carolina Sa\u00f1udo, profesora del Departamento de Qu\u00edmica Inorg\u00e1nica y Org\u00e1nica de la UB.<\/p>\n En este compuesto, cada ion Gd(III) se comporta como si fuera una mol\u00e9cula im\u00e1n (single molecule magnet<\/em>, SMM). Como es un compuesto reticular 2D, cada monocapa es una ret\u00edcula ordenada de SMMs. Adem\u00e1s, presenta una alta entrop\u00eda magn\u00e9tica y un efecto magnetocal\u00f3rico (MCE) por el hecho de contener Gd(III).<\/p>\n \u00abEl estudio de estos materiales magn\u00e9ticos multifuncionales implica una tarea multidisciplinar donde la caracterizaci\u00f3n de los materiales mediante diversas t\u00e9cnicas, como la magnetometr\u00eda dc\/ac, la calorimetr\u00eda, la luminiscencia y el dicro\u00edsmo circular magn\u00e9tico de rayos X, es crucial\u00bb, destaca Elena Bartolom\u00e9, investigadora titular del ICMAB-CSIC.<\/p>\n En el art\u00edculo, el equipo ha logrado el crecimiento de nanocristales del compuesto en una superficie de silicio semiconductora, un paso decisivo para poder usar materiales moleculares en dispositivos para aplicaciones tecnol\u00f3gicas.<\/p>\n Las conclusiones del nuevo estudio indican que es posible utilizar los compuestos de gadolinio para el enfriamiento magn\u00e9tico en dispositivos. \u00abNo solo hemos podido nanoestructurar el material sobre un semiconductor, sino que hemos demostrado que el efecto magnetocal\u00f3rico se mantiene en la nanoescala, y el nuevo compuesto puede funcionar como refrigerante magn\u00e9tico en superficie\u00bb, apunta la investigadora Carolina Sa\u00f1udo.<\/p>\n Los materiales reticulares 2D \u2014o MOFs 2D\u2014 pueden tener aplicaciones potenciales en funci\u00f3n del metal con el que se forman. En el caso del nuevo compuesto, se cumplen las dos propiedades: como mol\u00e9cula im\u00e1n (SMM) y el efecto magnetocal\u00f3rico (MCE). Los SMMs son mol\u00e9culas imanes que pueden aplicarse como alternativas a la miniaturizaci\u00f3n del almacenamiento de informaci\u00f3n, donde cada mol\u00e9cula o ion Gd(III) act\u00faa como un bit. El hecho de tener los SMMs perfectamente ordenados en 2D presenta muchas ventajas que el grupo de investigaci\u00f3n quiere explotar en futuras l\u00edneas de investigaci\u00f3n. En el \u00e1mbito de la refrigeraci\u00f3n magn\u00e9tica, los nanocristales depositados sobre el semiconductor se pueden usar como refrigerantes superficiales en temperaturas criog\u00e9nicas, una propiedad de inter\u00e9s para rebajar la temperatura en el interior de circuitos o dispositivos electr\u00f3nicos.<\/p>\n Cabe destacar que desde 2020, el Laboratorio de Nanociencia Molecular de la UB trabaja con compuestos basados en elementos del grupo de las tierras raras, como el disprosio (Dy), el terbio (Tb) y el europio (Eu). Los compuestos de disprosio o de terbio son materiales reticulares 2D de mol\u00e9culas im\u00e1n. \u00abCon terbio, europio o mezclas de terbio y europio tambi\u00e9n podemos obtener materiales altamente luminiscentes que se pueden utilizar como tintas de seguridad\u00bb, concluye la investigadora de la UB.<\/p>\n