Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

19
Chemikom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

description

Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy. Magnesy molekularne. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Page 1: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Chemikom udało się

przekształcić izolowane

pojedyncze cząsteczki w

magnesy

Page 2: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Magnesy molekularne

Nieorganiczne magnetyczne materiały molekularne – indywidualne wielordzeniowe cząsteczki lub polimeryczne związki wielordzeniowe zawierające centra metaliczne z niesparowanymi elektronami sprzężone poprzez mostki ligandowe

Page 3: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Magnesy oparte na cząsteczkach? dlaczego?

specyficzne właściwości:•niska gęstość•przezroczyste•identyczne nanocząsteczki•często biokompatybilne i biodegradowalne•bardzo duże mozliwości syntetyczne •łagodna chemia: pokojowa T, pokojowe P, •chemia w roztworze

•kruche •starzejące się•rozcieńczone

UDOSKONALIĆ

PRZEZWYCIĘŻYĆ

Page 4: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Od góry

• fascynująca chemia• Single Molecule Magnets

zastosowania:• elementy pamięci • obliczenia kwantowe• przełączniki molekularne …etc.,

fragmenty wstęgikropki

• nowa fizyka• kwantowa / klasyczna

Od dołu

Gigantyczne klastry molekularne

Cząsteczkiwielordzeniowe

trójwymiarowetlenki metali

Nano-systemy

Cząsteczkijednordzeniowe

Page 5: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Magnesy molekularne

indywidualna wielocentrowa cząsteczka jest

pojedynczym magnesem Single-Molecule

Magnet SMM

Page 6: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

[Mn[Mn1212OO1212(CH(CH33COO)COO)1616(H(H22O)O)44]]..2CH2CH33COOHCOOH..4H4H2200

Mn(IV)

Mn(III)

tlen(2-)

węgiel

S=10

lublub Mn Mn1212

S=2

S=3/2

S =8x2 -4x3/2 =

mostki -okso Mn-O-Mn i końcowe ligandy CH3COO-

8 Mn(III) S=2 i 4 Mn(IV) S=3/2 (AF)

Page 7: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Magnesy molekularne

łańcuch magnetyczny [LnIII(terpy)(DMF)4][W

V(CN)8]·6H2O (Ln = Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd,Tb,

Dy)

Page 8: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Równowagi spinowe (przejście spinowe, izomeria

spinowa) Spin crossover

(spin transition, spin equilibrium) zmiana multipletowości spinowej

kompleksu jonu metalu o konfiguracji d4, d5, d6 i d7 indukowana termicznie,

ciśnieniowo, naświetlaniem lub zewnętrznym polem magnetycznym

Mn(II), Mn(III), Fe(II), Fe(III), Co(II), Co(III)

Page 9: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Równowagi spinowe (przejście spinowe, izomeria spinowa)

jon

Stan wysokospinowyHigh-Spin (HS)

Stan niskospinowyLow-Spin (LS)

d4 t2g3eg

1 (5Eg) t2g4 (3T1g)

d5 t2g3eg

2 (6A1g) t2g5 (2T2g)

d6 t2g4eg

2 (5T2g) t2g6 (1A1g)

d7 t2g5eg

2 (4T1g) t2g6 eg

1 (2Eg)

Page 10: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Spin crossover w kompleksie oktaedrycznym [FeIIN6]

Konfiguracje elektronowe dwóch możliwych stanów podstawowych Fe(II) w [FeII(NCS)2(phen)2] rij – długość wiązania metal-ligandO /rij

6 dla ligandów obojętnych Fe-N: rLS 1.95-2.00 Å rHS 2.12-2.18 Å

O O

Page 11: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Energia stanów spinowych

Można doprowadzić do zmiany stanu spinowego na drodze termicznej

Page 12: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Fotokonwersja stanów spinowych

Efekt LIESST – Light Induced Excited Spin State Trapping

[Fe(1-propyltetrazol)6](BF4)2

Page 13: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Spin crossover

Zmiana konfiguracji powoduje zmianę geometrii układu,w tym długości wiązania metal-ligand

Fe-N: rLS = 1.95-2.00 Å rHS = 2.12-2.18 Å

energia sparowania spinów P = 2.5B + 4C 19B O = P

[Fe(phen)2(NCS)2]

Page 14: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Spin crossover - widma elektronowe

[Fe(H2O)6]2+ HS

[Fe(ptz)6](BF4)2(ptz – 1-n-propyl-tetrazole)

w temp.295 K i 10KSC

[Fe(CN)6]4- LS

Page 15: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

T1/2 – temperatura, w której dwa stany o różnej multipletowości są obecne w stosunku 1:1 (HS = LS

=0.5)

Temperatura przejścia spinowego

Page 16: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

zależność HS od temperatury: a-stopniowa; b-nagła, c- z histerezą, d- dwustopniowa, e-niecałkowita

Efekt bistabilności (efekt pamięci) maszyny molekularne!

Typy krzywych przejść spinowych

Page 17: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Wpływ rozpuszczalnika na SCO

[Fe(tap)2(NCS)2] . n CH3CN

tap – 1,4,5,8-tetraazafenantren

Efekt solwatomagnetyczny - zmiana właściwości magnetycznych pod wpływem zmiany rozpuszczalnika

Page 18: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Wpływ rozpuszczalnika na SCO CoII

1,5[CrIII(CN)6] .7.5 H2O

F AF

Page 19: Chemi kom udało się przekształcić izolowane pojedyncze cząsteczki w magnesy

Wpływ przeciwjonu na SCO

[Fe(trim)2](A)x.solv