Комплексы лантаноидов с парамагнитным лигандом: разработка синтетических подходов и определение корреляций структура-свойство

В последние несколько десятилетий большое внимание привлекают синтез и изучение металл-органических магнитных материалов. Это обусловлено огромным потенциалом координационной химии в дизайне соединений с необычными физико-химическими свойствами, что в комбинации с достижениями органической химии расширяет горизонты для создания полифункциональных материалов, обладающих наряду с магнитными и другими свойствами: электрическими, нелинейно-оптическими, люминесцентными, фотомагнитными и т.д. Мономолекулярные магниты (single-molecule magnets, SMM) занимают особую нишу в области молекулярного магнетизма благодаря их потенциальному использованию в сфере IT: запись информации на молекулярном уровне, квантовый компьютер и спинтроника. SMM представляют собой координационные соединения с высокоспиновым основным состоянием, обладающие медленной релаксацией намагниченности и магнитным гистерезисом ниже температуры блокирования (TB), который определяется магнитной анизотропией и общим спином системы.Наиболее перспективными для получения SMM являются молекулярные комплексы, содержащие высоко анизотропные ионы f-элементов. Так, полученные недавно комплексы Tb и Dy с производными циклопентадиенила имеют рекордные магнитные характеристики, однако эти комплексы неустойчивы на воздухе, что сильно ограничивает круг их возможного применения. Следовательно, актуальной задачей является создание таких соединений, которые были бы устойчивы к действию влаги и кислорода воздуха. Одним из перспективных подходов к дизайну и синтезу новых молекулярных магнитных материалов является металл-радикальный подход, в котором парамагнитный катион металла координирует органический радикальный или ион-радикальный лиганд. Благодаря методам тонкого органического синтеза выбор таких парамагнитных лигандов достаточно широк, но не они все обладают нужными характеристиками для рационального дизайна квантовых магнитов на основе лантаноидов. По нашему мнению наиболее перспективными являются стабильные трехдентатные радикалы оксозалидинового ряда, повышенная дентатность которых способствует устойчивости целевых комплексов, а в комбинации с другими лигандами, как неорганическими так и органическими, позволяет варьировать геометрию окружения металлоцентра и количество координированных центров в молекуле, способствующих усилению магнитных обменных взаимодействий (МОВ), что особенно важно для снижения туннелирования намагниченности в квантовых магнитах.Целью настоящего проекта является дизайн, синтез и изучение физико-химических свойств новых молекулярных гетероспиновых соединений, включающих как высокоанизотропные ионы лантаноидов, так и стабильный органический радикал. Последовательное увеличение количества координированных радикальных центров позволит эффективно смоделировать магнитное поведение таких комплексов и сделать выводы о характере МОВ и их зависимости от строения полученных систем. Эти данные весьма актуальны, т.к. дадут важную информацию не только в области координационной химии таких парамагнитных лигандов, но и обеспечат новыми объектами для проверки новых подходов для эффективного моделирования электронных свойств таких сложных для квантово-химических расчетов систем. Важность проекта с точки зрения понимания фундаментальных аспектов такого типа магнитных материалов позволит опубликовать результаты в высокорейтинговых научных журналах, которые сделают их доступными для широкой научной аудитории.