Органическая химия, изучающая соединения углерода, считается основой всей жизни на нашей планете.
Однако не только углерод является ключевым элементом: многие биохимические процессы зависят от металлов. В природе для соединения лёгких органических веществ с тяжёлыми атомами металлов часто используются особые структуры — порфирины. Эти молекулы образуют органическое кольцо, в центре которого закрепляется ион металла, например, железо, кобальт или магний.
На основе порфиринов построены такие фундаментальные системы, как гемоглобин в крови человека и хлорофилл в растениях. В зависимости от «пойманного» металла свойства соединений могут кардинально меняться, что уже давно привлекает внимание химиков и материаловедов, в том числе в области молекулярной электроники.
Чтобы такие молекулярные компоненты могли функционировать, их необходимо соединить между собой, что оказалось непростой задачей. Однако учёным из лаборатории Empa совместно с химиками Института полимерных исследований общества Макса Планка удалось решить эту задачу с идеальной точностью. Они прикрепили порфирины к графеновой наноленте, и результаты были опубликованы на сайте Nature
Графеновые наноленты представляют собой узкие полоски двумерного материала графена, свойства которых зависят от ширины и формы краёв. В данной работе использовалась лента всего в один нанометр шириной с так называемыми зигзагообразными краями. Вдоль этих краёв порфирины выстраивались в чётком порядке, поочерёдно с обеих сторон. Такой «каркас» позволил объединить два типа магнетизма: тот, что создаётся металлическим центром порфирина, и особый магнетизм, возникающий в самой графеновой ленте.