Строение и свойства новых магнитных, фотохромных, оптических и проводящих соединений, фундаментальные принципы их дизайна и функциональные материалы на их основе

Объектами исследования являются: моноядерные и полиядерные комплексы 3d и 4f-металлов; комплексы Dy(III), Ho(III) с 2,6 диацетилпиридинбис(семикарбазоном) и H2O, [Fe(CN)6]3-, [Cr(CN)6]3- лигандами; [Fe(3OMe-Sal2trien)]+; Ho3N@C80; k-(BEDT-TTF)2Hg(SCN)2Br; комплексы Mn(III) с тетрафенилборат анионом; соли C60 и C70 с астрофлоксином; соединения красителей индиго, флаванторона и виолантрона с парамагнитными металлами; трехядерные структуры Mn(II) и лантаноидов; синтетические ферримагнетики GdFeCo/Ir/GdFeCo; молекулярные квантовые клеточные автоматы; высокоспиновые динитрены; MnSb в матрице InSb. Цели работы – создание материалов с новыми функциональными магнитными, оптическими, проводящими свойствами и сочетающих электрическую проводимость со спин-кроссовер-переходом и мономолекулярным магнетизмом, разработка методологии измерений магнитных параметров высокоспиновых комплексов переходных металлов, создание микропроводов и разработка на их основе платформ для регистрации магнитных микро и наночастиц, используемых в биологии, выявление возможности комбинировать функции МККА и функций спиновых переключателей в одном электронном устройстве. Создание новых материалов для молекулярной электроники и спинтроники – актуальное направление научных исследований в области современного материаловедения. Решение этих задач позволит сделать следующий и наиболее трудный шаг из микромира в наномир и существенно развить возможности записи информации и компьютерных технологий. В ходе выполнения НИР получены следующие научные результаты: 1) Впервые получен моноионный магнит Co(dmpz)2I2, демонстрирующий медленную магнитную релаксацию в отсутствие внешнего поля, обладающий сильной одноосной магнитной анизотропией с рекордным отрицательным значением параметра D. 2) Впервые синтезированы комплексы DyCr и DyFe, содержащие ион Крамерса Dy3+, которые ведут себя как индуцируемые полем мономолекулярные магниты. 3) Выявлены магнито-структурные корреляции для спин-кроссовер катионов Fe(III) saltrien-типа, необходимые для оценки значения доли высокоспинового состояния. 4) Синтезирован и охарактеризован эндоэдральный фуллерен Ho3N@C80 c многоспиновым кластером Ho3N. 5) Изучено магнитосопротивление в органическом металле k-(BEDT-TTF)2Hg(SCN)2Br при различных давлениях. Установлено, что структурный фазовый переход приводит к электронному переходу Моттовского типа. 6) Впервые синтезировано соединение [Mn(3,5-F,Br-sal2323)]BPh4 в виде двух полиморфных модификаций: моноклинной и триклинной. Моноклинная модификация при понижении температуры демонстрирует постепенный переход из высокоспинового состояния в низкоспиновое. 7) Впервые получены трёхядерные комплексы, в которых центральным атомом металла является Mn(II) (S =5/2) или Fe(II) (S =0), а на периферии расположены два Mn(II) (S =1/2), один атом Gd (S = 7/2) или Nd (S =3/2). Показан сильный обмен между атомами Mn (S =5/2) и Mn (S =1/2) с образованием высокоспинового состояния S =9/2. 8) Обнаружена медленная магнитная релаксация критических полей переключения намагниченности, регистрируемых по изменению аномального магнитосопротивления в синтетических ферримагнетиках GdFeCo/Ir/GdFeCo. 9) В рамках вибронной модели молекулярных квантовых клеточных автоматов найден оптимальный параметрический режим с низким тепловыделение при неадиабатическом цикле переключения. 10) Получены спектры ЭПР и магнитные параметры молекул динитренов с отрицательным знаком магнитной анизотропии и двумя устойчивыми магнитными состояниями, разделенными потенциальным барьером. Определены факторы, влияющие на знак магнитной анизотропии. 11) Для MnSb в матрице InSb разделены вклады констант магнитной анизотропии K1 и K2 в эффективную константу. Предсказана температура 530 К соответствующая спин-переориентационному переходу магнитной анизотропии от «легкая ось» к «легкая плоскость».