El fotomagnetismo ( efecto fotomagnético ) es el efecto en el que un material adquiere (y en algunos casos pierde) sus propiedades ferromagnéticas en respuesta a la luz. El modelo actual para este fenómeno es una transferencia de electrones inducida por la luz , acompañada de la inversión de la dirección de espín de un electrón . Esto conduce a un aumento en la concentración de espín, lo que provoca la transición magnética. [1] Actualmente, solo se observa que el efecto persiste (durante un tiempo significativo) a temperaturas muy bajas. Pero a temperaturas como 5K, el efecto puede persistir durante varios días. [1]
La magnetización y desmagnetización (cuando no se desmagnetiza térmicamente) se producen a través de estados intermedios [2] como se muestra (derecha). Las longitudes de onda de magnetización y desmagnetización proporcionan la energía para que el sistema alcance los estados intermedios que luego se relajan de forma no radiactiva a uno de los dos estados (el estado intermedio para la magnetización y la desmagnetización son diferentes y, por lo tanto, el flujo de fotones no se desperdicia por la relajación al mismo estado desde el que el sistema acaba de ser excitado). Una transición directa del estado fundamental al estado magnético y, lo que es más importante, viceversa es una transición prohibida , y esto lleva a que el estado magnetizado sea metaestable y persista durante un largo período a bajas temperaturas.
Uno de los grupos más prometedores de materiales fotomagnéticos moleculares son los análogos del azul de Prusia Co-Fe (es decir, compuestos con la misma estructura y composición química similar al azul de Prusia). Un análogo del azul de Prusia tiene una fórmula química M 1-2x Co 1+x [Fe(CN) 6 ]•zH 2 O donde x y z son variables (z puede ser cero) y M es un metal alcalino. Los análogos del azul de Prusia tienen una estructura cúbica en el centro de las caras.
Es esencial que la estructura no sea estequiométrica . [3] En este caso, las moléculas de hierro se reemplazan aleatoriamente por agua (6 moléculas de agua por cada hierro reemplazado). Esta no estequiometría es esencial para el fotomagnetismo de los análogos del azul de Prusia, ya que las regiones que contienen una vacante de hierro son más estables en el estado no magnético y las regiones sin una vacante son más estables en el estado magnético. Mediante la iluminación con la frecuencia correcta, una u otra de estas regiones se puede cambiar localmente a su estado más estable desde el estado en masa, lo que desencadena el cambio de fase de toda la molécula. El cambio de fase inverso se puede lograr excitando el otro tipo de región con la frecuencia adecuada.