Opto-Spintronics: Cambio de estado de espín inducido por fotoisomerización a 300 K en películas delgadas de cobalto-dioxoleno fotocromadas

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física Cuántica
• Química orgánica

Sus antecedentes:

• Los sistemas cuánticos controlables son cruciales para la computación y la memoria cuántica.
• La manipulación óptica de los estados de espín es clave para el control cuántico.
• La vida útil limitada de los estados magnéticos fotoinducidos por encima de 200 K dificulta las aplicaciones del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la conmutación de la magnetización inducida por la luz reversible en películas delgadas orgánicas a temperaturas de funcionamiento del dispositivo (300-330 K).
• Investigar el mecanismo de las transiciones de carga de espín inducidas por la fotoisomerización en materiales fotomagnéticos.
• Explorar el potencial de estos materiales para las tecnologías de información cuántica.

Principales métodos:

• Utilizando ligandos fotocrómicos que sufren cambios estructurales en estado sólido tras la irradiación de luz.
• Utilizando luz verde (550 nm) para desencadenar la fotoisomerización en un complejo de cobalto-dioxoleno de espiroxazina.
• Caracterizando el proceso de transición de espín acoplado de transferencia de carga intramolecular reversible en el centro de cobalto.

Principales resultados:

• Logrado el cambio de magnetización inducida por luz reversible en una película delgada orgánica a 300-330 K.
• Demostró el proceso de estado excitado por carga de espín inducido por fotoisomerización (PISCES), que implica transiciones de estado de espín en cobalto.
• Se observó una temperatura de transición alta (325 K) y un estado fotoinducido de larga duración (10 s a 300 K).

Conclusiones:

• Los ligandos fotocrómicos dictan la alta temperatura de transición y los estados fotoinducidos de larga vida.
• El proceso PISCES ofrece un mecanismo viable para la conmutación fotomagnética a temperaturas prácticas.
• El modelado teórico proporciona información para mejorar aún más la vida útil del estado fotomagnético para las tecnologías cuánticas.