Las tierras raras son un componente de muchos productos de alta tecnología debido a sus propiedades especiales. Los científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) están trabajando en nuevas posibilidades para el uso de estos elementos. El equipo produce los llamados complejos sándwich con tierras raras, que en el futuro podrían servir como materiales moleculares novedosos para medios de almacenamiento o pantallas más potentes. La Fundación Alemana de Investigación (DFG) financia el estudio pionero con 500.000 euros como un proyecto de Reinhart Koselleck.
Los complejos sándwich son moléculas químicas cuyas propiedades son aún muy desconocidas. Los compuestos consisten en dos estructuras de anillos entre las cuales un solo átomo de metal está "sujetado". En términos simples, los complejos parecen pequeños sándwiches. Para investigar si las moléculas son adecuadas como base innovadora para los materiales futuros, el profesor Peter Roesky, jefe del Departamento de Materiales Funcionales Inorgánicos del Instituto de Química Inorgánica (AOC), y su equipo están produciendo diferentes variantes de los complejos sándwich en el laboratorio. Los científicos utilizan diferentes elementos del grupo de elementos raros de la tierra como átomos metálicos en el centro de los compuestos. Las moléculas experimentales también difieren en la naturaleza de sus estructuras de anillo. Así, los anillos están compuestos de carbono y una proporción variable de otros elementos. Los investigadores están experimentando con diferentes tamaños de anillos. En el proyecto, el tamaño y la naturaleza de los anillos se variarán sistemáticamente para crear un principio de efecto de estructura. "Estamos investigando la influencia de la estructura de los complejos de sándwiches en sus propiedades físicas", explica Roesky. "En particular, estamos estudiando el magnetismo y la luminiscencia de las moléculas."
Hasta ahora, las tierras raras se han integrado generalmente en materiales de estado sólido utilizados en productos de alta tecnología. Los elementos se encuentran, por ejemplo, en luces LED, pantallas de teléfonos celulares o imanes en turbinas de viento. Con la producción de los compuestos moleculares con tierras raras que está planeando, Roesky está siguiendo un enfoque que hasta ahora apenas ha sido considerado en las aplicaciones.
Idealmente, los científicos podrían obtener moléculas que se comporten como pequeños imanes, entre otras cosas. Estos compuestos también se conocen como imanes de una sola molécula. Un día, por ejemplo, estos novedosos complejos podrían utilizarse para producir medios de almacenamiento con una capacidad de almacenamiento mucho mayor para el mismo tamaño físico. Roesky y su equipo también están experimentando con elementos raros de la tierra que ya se utilizan en materiales fluorescentes. Los complejos de sándwiches que contienen estos elementos podrían utilizarse más tarde para producir visualizaciones optimizadas, por ejemplo. "Nuestro proyecto sirve para crear una comprensión básica de estas nuevas sustancias", explica Roesky.
Financiación especial para investigaciones de alto riesgo
Dado que los científicos están en el comienzo de una nueva área de investigación con su proyecto, el éxito no está garantizado. Por medio de los Proyectos Reinhart Koselleck, el DFG proporciona financiación específica para esos proyectos de alto riesgo, dando así a los investigadores establecidos la oportunidad de poner en práctica ideas innovadoras. De todos los sujetos, sólo ocho de ellos fueron financiados por un proyecto de Reinhart Koselleck en Alemania en 2019. Roesky es el primer científico de KIT que logró obtener este apoyo financiero. Los fondos, que están diseñados para un período de cinco años, pueden ser utilizados libremente.
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