B2 · 第1集 · 4:48
分子磁体的奥秘
法国科学家法布里斯介绍如何设计能存储信息的分子磁体，并探索其发光与磁性特性。
来源：Université de Rennes / Wikimedia Commons · 许可：CC BY 3.0
字幕
Bonjour, je suis Fabrice Pointillart,
大家好，我是法布里斯·波安蒂拉尔。
chargé de recherche CNRS au sein de l'Université de Rennes 1,
我是法国国家科学研究中心（CNRS）研究员，就职于雷恩第一大学。
et plus précisément, je travaille dans l'UMR 6226 de l'Institut des Sciences
更具体地说，我在雷恩化学科学研究所的UMR 6226实验室工作。
Chimiques de Rennes.
该研究所隶属于雷恩大学。
Notre activité de recherche consiste à élaborer des molécules qui vont être capables
我们的研究工作是设计一类能存储信息的分子，即所谓的“分子磁体”。
de stocker une information qu'on appelle molécule- aimant.
这类分子具有磁性特征。
En plus de cette caractéristique magnétique,
除了磁性之外，
on va venir greffer des caractéristiques physico- chimiques supplémentaires telles
我们还会引入其他物理化学特性，
que l'oxydation redox ou bien encore la luminescence.
例如氧化还原活性或发光性能。
Dans le contexte actuel, il faut essayer d'augmenter les performances au niveau du
当前，我们需要提升信息存储设备的性能，
stockage d'informations telles que les CD, les disques durs,
比如光盘、硬盘等的存储容量。
les capacités qu'ils peuvent avoir.
这是我们的目标之一。
Donc pour cela, on va aller vers quelque chose de nanoscopique et non plus
因此，我们必须转向纳米尺度，
macroscopique.
而非宏观尺度。
Donc le développement des molécules aimants est absolument crucial pour la société.
所以，分子磁体的研发对社会而言至关重要。
La médaille de bronze du CNRS vient avant tout récompenser un travail de groupe sur
法国国家科学研究中心铜奖，首先表彰的是一个跨学科主题上的团队合作成果。
une thématique pluridisciplinaire.
这项工作涉及多个学科领域。
Et je pense vient également reconnaître en fait une idée originale d'association
我认为，该奖项也认可了一种原创性构想：
entre le ligand tétrathiofulvalène et les terrains.
将四硫富瓦烯配体与稀土金属结合。
Ici avant tout, on reste sur une recherche fondamentale, donc
目前，我们的研究仍属于基础研究范畴，
on recherche la propriété.
核心目标是发现并验证新性质。
Il reste beaucoup de choses à améliorer pour aller vers quelque chose de plus
要实现更广泛的实际应用，还有许多方面亟待改进，
applicatif, comme la température à laquelle fonctionne nos systèmes.
例如我们系统的运行温度。
Ici, on est à très, très basse température,
目前，这些系统只能在极低温下运行，
il va falloir augmenter cette température pour que le grand public puisse exploiter
我们必须提高这一温度，
ces molécules et ce nouveau stockage de l'information pour les disques durs de
才能让公众真正使用这些分子，以及这种面向未来的新型信息存储技术，
demain. On obtient une jolie cristallisation comme ce composé.
例如，我们已成功获得这种化合物的良好单晶。
On va aller voir les collègues de
我们将去拜访衍射组的同事，
la diffraction et on va prélever une certaine quantité de monocristaux qu'on va
并采集一定量的单晶样品，
ensuite analyser sous le microscope afin de choisir le candidat idéal.
随后在显微镜下分析，以选出最理想的候选晶体。
Et ensuite, on va positionner ce monocristal sur le diffractomètre à rayons X.
接着，我们将把这颗单晶放置在X射线衍射仪上。
et analyser les pics de diffraction pour essayer de remonter jusqu'à la structure de
再分析衍射峰，尝试反推出
notre composé.
我们化合物的结构。
Alors là, on visualise en fait les pics de diffraction qui arrivent sur le
这里显示的是打在探测器上的衍射峰，
détecteur. Donc chaque spot blanc en fait c'est un pic de diffraction.
每个白色光点就代表一个衍射峰。
et plus on s'éloigne du centre et plus le cristal diffracte à grands angles et donc
离中心越远，说明晶体在更大角度发生衍射，
c'est vraiment important pour nous pour avoir un maximum d'informations après
这对后续获取尽可能多的信息至关重要，
lorsqu'on va réaliser la
当我们进行
résolution de structure.
结构解析时。
Donc après résolution de la structure des monocristaux qu'on a pu voir en
完成此前通过单晶衍射获得的结构解析后，
diffraction précédemment.
我们已能获得其结构信息。
On va en fait pouvoir visualiser la molécule.
接下来，我们就能直观地看到该分子的结构。
Alors l'atome de dysprosium 3 est situé au milieu de la série des terres rares,
三价镝原子位于稀土元素序列的中部，
et c'est l'un des atomes les plus intéressants d'un point de vue magnétique,
从磁学角度看，它是其中最具研究价值的原子之一，
puisqu'en fait il a toutes les caractéristiques requises pour aller vers la
因为它具备实现分子磁体性能所需的所有特性，
propriété de molécule aimant.
即成为分子磁体。
Donc il faut savoir qu'au sein du groupe,
需要说明的是，在本课题组内，
on exploite en fait les propriétés luminescentes pour essayer d'en apprendre plus au
我们实际利用的是其发光特性，以进一步了解其磁学性质；
niveau des propriétés magnétiques,
因为这两种性质的物理起源是相同的——
puisqu'en fait l'origine des deux mécanismes est commune,
也就是说，发光现象本质上是
c'est- à- dire qu'en fait on peut dire que la luminescence est en fait une
对那些决定磁学性质的能级所作的一次‘拍照’，
photographie des niveaux d'énergie qui sont responsables des propriétés magnétiques.
从而为我们提供关键线索。
Une caractérisation magnétique s'opère avec l'aide d'un appareil qui s'appelle un
磁性表征需借助一种名为
squid, et on va venir en fait plonger notre échantillon entre plusieurs bobines qui
超导量子干涉仪（SQUID）；实际操作中，我们将样品置入多组线圈之间，
vont générer un champ magnétique,
这些线圈将产生磁场，
et on va regarder la réponse de notre échantillon par rapport à ce champ magnétique
再观测样品对该外加磁场的响应。
appliqué. Une fois qu'on va pouvoir visualiser les faits au niveau des propriétés
一旦我们在物理化学性质层面观察到相关现象，
physico- chimiques, on va aller voir des chimistes théoriciens qui vont essayer,
便会请教理论化学家，请他们从理论角度解释：
eux, de comprendre d'un point de vue théorique pourquoi on observe telle ou telle
为何会出现此类或彼种变化？
modification. Et le chimiste théoricien va revenir
随后，理论化学家会返回来与实验化学家交流，
voir le chimiste qui, lui, va essayer à nouveau de réadapter son système,
后者将再次调整自己的体系，
de modifier son système pour qu'il fonctionne à plus haute température.
加以改进，使其能在更高温度下运行。
Comme un résultat marquant au sein du groupe,
本课题组一项突出成果是：
on peut noter qu'on a un certain nombre de systèmes qui sont déjà capables de
已有若干体系能在低温下存储信息，
stocker de l'information à basse température.
且这一特性已得到验证。
Et un fait remarquable, c'est que cette caractéristique, cette propriété,
尤为引人注目的是：
fonctionne aussi bien à l'état cristallin qu'en solution.
该特性在晶体态和溶液态下均表现良好。
Donc il est très important qu'on puisse conserver nos propriétés en solution pour
因此，确保我们的材料在溶液中仍能保持原有性能至关重要——
aller plus loin et imaginer déposer ces molécules sur les surfaces et élaborer des
这有助于进一步推进研究，例如将这些分子沉积到表面，
dispositifs avec nos systèmes.
并基于这些体系构建器件。
Ce qui me motive dans la recherche de tous les jours,
支撑我日复一日投身科研的动力在于：
c'est ce libre arbitre et cette liberté de penser que je peux avoir.
我能自由思考、自主抉择的这份权利与自由。
Et de pouvoir visualiser les
我能构想出
nouveaux systèmes qui vont sortir de mon imagination,
源于自身想象力的全新体系，
et ensuite d'en découvrir les propriétés physiques.
继而探索它们所呈现的物理性质。