De energie van een magnetisch systeem hangt in het algemeen af van de richting van het opgelegde magnetische veld. Deze zogenaamde magnetische anisotropie resulteert in een energielandschap dat richtingsafhankelijk is, met minima en maxima in verschillende richtingen. Magnetische anisotropie op moleculair niveau controleren blijft een uitdaging, maar is essentieel om moleculair magnetisme op een fundamenteel niveau te begrijpen.

Een interdisciplinair team onderzoekers van HFML-FELIX en het IMM aan de Radboud Universiteit synthetiseerde een spinsysteem met daarin vier antiferromagnetisch gekoppelde Mn(II)-ionen (s=5/2) en mat de magnetische eigenschappen met cantilever magnetometrie. Met krachtige magnetische velden (tot 33 T) konden ze alle elf mogelijke spintoestanden van de moleculen bereiken en zo hun anisotrope vrije-energieoppervlak volledig in kaart brengen. Ze slaagden er specifiek in om de magnetische assen te verwisselen bij het passeren van de verschillende toestanden. Ze publiceerden hun resultaten op 16 december 2021 in Physical Review Research.

Gerrit Groenenboom, hoogleraar Theoretical and Computational Chemistry bij het IMM, legt uit in een persbericht van de RU: ‘De experimentele gegevens weerspiegelen de kwantummechanische eigenschappen van individuele ionen en de interpretatie vormt een grote uitdaging voor theoretische chemici.’