Stergios Piligkos

Stergios Piligkos, Københavns Universitet

Fagområde

Kemi

Kort beskrivelse af projektet

Vekselvirkninger mellem magnetiske centre på det atomare niveau, såsom ferromagnetisme, danner grundlaget for så dagligdags teknologier som elektromotorer og computerhukommelse. Indtil for nylig har det været antaget, at kun tredimensionelle gitre kunne magnetiseres og bibeholde magnetiseringen uden et ydre magnetfelt, men en nyopdaget klasse af forbindelser, de såkaldte enkelt-molekyle magneter har ændret afgørende på denne opfattelse og på forståelsen af magnetisme på det molekylære plan. Fra såvel et kemisk som fra et anvendelsesmæssigt synspunkt er det særligt attraktivt, at enkeltmolekyle magneter, i modsætning til klassiske magneter, kan fremstilles med meget varierende kemisk sammensætning, og at de vha. kemiske modifikationer kan bibringes andre nyttige egenskaber såsom opløselighed, farve og kemiske forankringsgrupper.

Dette projekt omfatter dels fremstilling og karakterisering af nye enkelt-molekyle magneter af overgangsmetaller og metaller fra de sjældne jordarter, og dels en teoretisk modellering af de magnetiske egenskaber for enkelt-molekyle magneter. I projektet vil der være særligt fokus på at udvikle en beskrivelse af dynamikken i magnetiseringsprocesserne. Denne viden vil være afgørende i forsøgene på at designe nye systemer, der bevarer magnetiseringen under anvendelsesmæssigt praktiske betingelser. For at kunne studere dynamikken i detaljer er det nødvendigt at kunne måle magnetiseringer ned til meget lave temperaturer. Derfor er projektet i udstrakt grad baseret på et nyanskaffet SQUID magnometer, der opererer helt ned til 1,8 grader over det absolutte nulpunkt.

De forskningsmæssige udfordringer og perspektiver

Det centrale formål med forskningsprojektet er dels at fremstille nye kombinationer af overgangsmetaller og metaller indeholdende sjældne jordarter, som udviser enkelt-molekyle magnetiske egenskaber, dels at gennemføre eksperimentelle studier af spin-relaxations dynamik i enkelt-molekyle magneter gennem spektroskopi og termodynamiske teknikker, samt udvikle en overordnet teoretisk model til fortolkning af de nyudviklede stoffers magnetiske egenskaber.

Man vil derigennem kunne udvikle nye syntese strategier, udføre detaljerede enkelt-krystal spektroskopi og termodynamikmålinger samt udvikle teoretiske modeller til forståelsen af magnetiseringsprocesserne.

Hvad er de langsigtede perspektiver?

Dette projekt har til formål at udvikle nye magnetiske materialer og forholder sig til grundlæggende videnskabelige spørgsmål inden for magnetisk videnskab. Jeg vil undersøge de faktorer, der bestemmer spin-relaxations. Den teoretiske metodologi, der vil blive udviklet, vil bidrage til at forstå spin-relaxations egenskaberne. Som en konsekvens heraf, vil projektet bidrage til skabe en mere tilbundsgående teoretisk forståelse af molekylære magnetiske systemers egenskaber. Den teoretiske metodologi vil blive benyttet som et prædikativt værktøj for syntetiske grupper, for valget af passende begyndelsesmaterialer for syntetiseringsstrategier, der kan føre til udvikling af nye molekylære systemer med de ønskede magnetiske egenskaber. De nye materialer, som jeg vil syntetisere, vil åbne for nye perspektiver i forbindelse med opfattelsen af syntesestrategier med det formål at skabe enkelt-molekyle magneter, som er baseret på brugen af ioner fra sjældne jordart. På lang sigt vil opbevaringen af informationer på molekylært niveau blive baseret på implementeringen af kvante-computer algoritmer og af materialer med nye egenskaber, som dem jeg arbejder med. Det kræver desuden en samlet indsats inden for kemi og fysik.

Hvordan forholder projektet sig til områdets internationale udvikling?

Projektet er en del af en generel indsats inden for kemi, fysik og biologi for at forstå polymetalliske exchange-koblede systemers egenskaber på basis af deres elektronstruktur på molekylært niveau. Inden for forskningsfeltet molekylær magnetisme har enkelt molekyle magneter tiltrukket sig meget opmærksomhed fra forskningsgrupper rundt om i verden, der forsøger at forstå de fundamentale faktorer, som bestemmer disses magnetiske egenskaber. Sådan en forståelse er en forudsætning for udviklingen af enkelt molekyle magneter, og særligt har den makroskopiske kvante-opførsel for disse molekylære systemer været genstand for intens undersøgelse gennem de sidste år.

Hvordan vil du anvende Det Frie Forskningsråds Ung Eliteforskerpris?

Prisen fra Forskningsrådet for Natur og Univers vil gøre det muligt for mig at fortsætte min forskning inden for molekylære magnetiske materialer og uorganisk spektroskopi. Pengene vil hovedsageligt blive brugt til at dække løn, driftsudgifter i laboratoriet, indkøb af flydende helium til spektroskopiske studier og indkøb af deuterium-berigede reagenter til neutronspredningseksperimenter.

Hvordan opstod din interesse for netop dette forskningsfelt?

Jeg blev interesseret i molekylær magnetisme gennem mine studier ved Université Pierre et Marie Curie Paris VI, da jeg fulgte forelæsninger i uorganisk kemi ved professor Michel Verdaguer.

——————————

Forskningsrådets for Natur og Univers´ begrundelse for tildeling af prisen

Stergios Piligkos er kandidat fra Université Pierre et Marie Curie og ph.d. fra University of Manchester, hvor han som 28-årig fik ph.d.-graden. Fra 2004-2005 var han post.doc. ved Max Planck Institut für Bioanorganische Chemie, Mülheim an der Ruhr, Tyskland.

Stergios Piligkos har 21 publikationer i velanskrevne, internationale tidsskrifter. Rådet vurderer, at der er tale om et meget visionært projekt omhandlende syntese og spin-dynamik på sjældne jordarter indeholdende enkeltmolekyle-magneter. Fra såvel et kemisk som fra et anvendelsmæssigt synspunkt er det særligt attraktivt, at enkeltmolekyle-magneter, i modsætning til klassiske magneter, kan fremstilles med meget varierende kemisk sammensætning, og at de vha. kemiske modifikationer kan bibringes andre nyttige egenskaber såsom opløselighed, farve og kemiske forankringsgrupper. Projektet omfatter dels fremstilling og karakterisering af nye enkeltmolekyle-magneter baserede på kombination af overgangsmetaller og metaller fra de sjældne jordarter og dels en teoretisk modellering af de magnetiske egenskaber for enkeltmolekyle-magneter. I projektet vil der være særligt fokus på at udvikle en beskrivelse af dynamikken i magnetiseringsprocesserne. Denne viden vil være afgørende i forsøgene på at designe nye systemer, der bevarer magnetiseringen under anvendelsesmæssigt praktiske betingelser.

——————————

Yderligere oplysninger om projektet

Stergios Piligkos. Telefon: +45 3532 0132; e-post:

Yderligere oplysninger om baggrunden for prisen

Formand for Forskningsrådet for Natur og Univers, professor Jes Madsen. Telefon: 8942 3670, e-post:

Forskningsprojektets videnskabelige titel

Synthesis and Spin-Dynamics of Rare-Earth containing Single Molecule Magnets.

Bevilling fra Forskningsrådet for Natur og Univers

2.768.004 kr.

Ansættelsessted

Kemisk Institut, Københavns Universitet

Forskningsprojektet udføres på

Kemisk Institut, Københavns Universitet