Mn12

La molécula Mn12O12(CH3COO)16(H2O)4, comúnmente abreviada Mn12 o Mn12Ac16, fue el primer sistema en el que se midió experimentalmente el efecto túnel en la desmagnetización, al apreciarse escalones en la curva de histéresis magnética.Estos escalones se han justificado por las relajaciones rápidas de la magnetización al producirse las transiciones por efecto túnel.Fue el primero de los imanes monomoleculares, y sigue siendo uno de los más estudiados, aunque recientemente se está trabajando mucho en otros sistemas más simples.Por lo extenso de los estudios se le ha llamado "la drosophila del magnetismo monomolecular", haciendo referencia al conocido organismo modelo en genética., que se hallan dispuestos en forma de anillo.8 aniones oxo y 16 ligandos acetato completan la coordinación.Esto cambia el espín de su estado fundamental, pero generalmente se mantiene su comportamiento como imán unimolecular.La descripción mínima puede servir para racionalizar algunas de las propiedades en equilibrio, como la magnetización a una determinada temperatura y a un campo determinado, pero los fenómenos dinámicos exigen ir mucho más allá.Así, ocasionalmente se incluyen en el hamiltoniano parámetros más sutiles, como términos de orden cuarto o sexto, o se descompone ese espín efectivo S=10 en los momentos magnéticos de los Mn individuales.Por tanto, presentan un pequeño desdoblamiento a campo nulo, por interacción espín-órbita de segundo orden.De esta forma, el estado S=10 también estará descrito por un g cercano a 2.De forma efectiva y en primera aproximación, tenemos el mismo caso que si tuviéramos un ion (ficticio) con S=10 y sin acoplamiento espín-órbita, a temperatura ambiente.La aplicación de un campo magnético externo (durante un barrido) llega a invertir el sentido del campo magnético de un imán.Si se mantiene el campo nulo (o casi nulo) sobre la temperatura de Neel se observa una relajación lenta (pérdida de la magnetización) o desmagnetización.El campo magnético residual a temperaturas inferiores a la temperatura de Neel se llama campo remanente y esta puede durar desde algunas horas hasta meses.Los materiales magnéticos convencionales no presentan estos escalones, solo muestran un comportamiento sigmoide que es función de la temperatura.En estos procesos, el hamiltoniano unimolecular se ve perturbado por las interacciones dipolares entre moléculas.[2]​ A bajas temperaturas (pocos Kelvin), el Mn12 está atrapado en los pozos deSi hay un campo aplicado, los pozos están a distintas alturas, y el sistema estará atrapado en el pozo de menor energía, en el que el momento magnético está alineado con el campo externo.No todas las moléculas estarán en el estado de máximoLa propagación de esta mezcla, cada vez con menor intensidad, hace posible la transición entre los nivelesAsí pues, este mecanismo sólo es posible a temperaturas relativamente elevadas.En cada cruce entre niveles, será posible una transición por efecto túnel cuántico.Si se produce esa transición, la molécula afectada verá invertida su magnetización.Como consecuencia, los ciclos de histéresis medidos presentan escalones.Esto hace que, dependiendo de los parámetros del sistema concreto, unos cruzamientos u otros sean más probables (por ejemplo, pueden ser especialmente intensos entre los nivelesA temperaturas sub-Kelvin, puede estar poblado sólo el estado, pero a temperaturas superiores ocurrirán transiciones desde niveles más altos en energía.Este es el fenómeno conocido como "túnel cuántico asistido térmicamente".