Do složité organické molekuly s ionty lanthanoidů lze zakódovat zprávu

Radiofrekvenční identifikátory lze zmenšit až na molekulární úroveň. Bezkontaktní radiofrekvenční identifikátory RFID pronikly do mnoha oblastí a nejspíš jsme se s nimi už všichni někde setkali. Jako každá technologie i RFID už narazila na možnosti zmenšování. Ještě menší identifikátory molekulárních rozměrů lze připravit jako komplexní sloučeniny iontů lanthanoidů. Její strukturu vidíme na obrázku nahoře. Ho3+ a Dy3+ označují kationt holmitý a dysprositý. Lanthanoidy, mezi které holmium a dysprosium patří, mají speciální magnetické vlastnosti. V kombinaci s vnějším magnetickým polem ovlivňují prostřednictvím výsledného magnetického pole odezvu, kterou poskytují atomy fluoru na obrázku nahoře při měření jejich jaderné magnetické rezonance. Jednoduchým bezkontaktním měřením lze získat informaci o tom, který konkrétní kationt najdeme v molekule. Použitelných lanthanoidů je dvanáct a můžeme je různě kombinovat. Do takového systému už nějakou informaci zakódujeme. Molekulární radiofrekvenční identifikátory přicházejí. Záleží samozřejmě na struktuře celé molekuly, na vzdálenosti kationtů lanthanoidů a atomů fluoru v molekule i na jejich orientaci.

Molekulární radiofrekvenční identifikátory přicházejí

Miloslav Polášek, vedoucí skupiny Koordinační chemie v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR, doplňuje: „V našem článku pro Nature Communications jsme představili nejjednodušší možný systém dvou spojených molekul a do nich jsme vložili různé kombinace atomů dvou vybraných lanthanoidů, dysprosia a holmia. Ukázali jsme, že i s takovým primitivním systémem lze vytvořit čtyři jedinečné signály a z nich sestavit patnáct různých digitálních kódů. Na první pohled to není mnoho, ale počet kódů prudce vzrůstá s počtem použitých prvků. Třeba čtyři prvky poskytnou 65 535 kódů a už s pouhými šesti bychom dokázali označit unikátními kódy např. všechny eurobankovky v oběhu. Když si uvědomíme, že těch využitelných prvků je celkem 12, dostáváme do ruky nástroj s obrovským potenciálem.“

Lanthanoidy

Molekulární radiofrekvenční identifikátory přicházejí, ale bez lanthanoidů se neobejdou. Lanthanoidy nazýváme skupinu 15 kovů, které následují za lanthanem. Vyrábějí se z nich silné permanentní magnety, ale i katalyzátory. Zlepšují vlastnosti slitin, mění index lomu skel a mají vysoký účinný průřez pro pohlcování neutronů.

Kretschmer, J.; David, T.; Dračínský, M.; Socha, O.; Jirak, D.; Vít, M.; Jurok, R.; Kuchař, M.; Císařová, I.; Polasek, M. Paramagnetic encoding of molecules. Nat Commun 2022, 13, 3179. https://doi.org/10.1038/s41467-022-30811-9

akademon.cz 16. října 2020: Supravodivost za pokojové teploty