Разработка физико-химических основ создания новых молекулярных и керамических магнитных материалов на основе соединений лантанидов.

Конкретной фундаментальной задачей Проекта является развитие эффективных подходов к направленному формированию широкого круга новых комплексов лантанидов, обладающих уникальными магнитными характеристиками, и систематическое изучение магнитного поведения полученных соединений. Получение координационных соединений лантанидов, обладающих высокими характеристиками процесса медленной магнитной релаксации, хотя и является сложным, но при достигнутом уровне развития координационной химии лантанидов и физики магнитных явлений становится вполне реальным. Для осуществления проекта использован следующий подход - конструирование новых координационных соединений лантанидов с учетом соблюдения необходимых условий проявления тем или иным соединением свойств молекулярного магнита (SMM). Такими условиями являются: во-первых, бистабильность основного электронного состояния, во-вторых – обязательное наличие магнитной анизотропии иона лантанида. Кроме того, хотя это и не является обязательным условием наличия свойств SMM, предпочтительна также большая величина mJ основного состояния иона металла, что соответствует достаточно большой величине магнитного момента. Поэтому предполагается, прежде всего, в дизайне SMMs использовать ионы тяжелых лантанидов – Tb(III), Dy(III), Ho(III) и Er(III). Наибольшее внимание будет уделено производным Dy(III) и Er(III), поскольку Dy3+ и Er3+ – крамерсовские ионы. Поиск новых магнитоактивных соединений будет идти по двум направлениям: • поиск новых гомометаллических комплексов путем варьирования остовообразующих лигандов, содержащих различные по природе и строению заместители, а также путем варьирования добавочных (неостовообразующих) лигандов различной природы; • поиск новых гетерометаллических комплексов путем комбинирования парамагнитных центров различной природы – 3d- и 4f-металлов – в одной молекуле. Естественно, что новизна поставленных задач Проекта 2017, в первую очередь, обусловлена синтезом и исследованием новых соединений, что будет способствовать последовательному накоплению и систематизации знаний в области магнетохимии координационных соединений лантанидов. Проект 2017 предполагает не только решение этих новых задач, но и проведение принципиально новых исследований в области электронного строения 4f-элементов, не имеющих аналогов в мировой литературе. Стоит отметить, что подобные идеи уже начинают обсуждаться мировой научной общественностью, что безусловно свидетельствует об их актуальности. Использование координационных соединений металлов в качестве прекурсоров для синтеза оксидных материалов является одним из перспективных направлений современного материаловедения. Поэтому планируется дальнейшее развитие и данного направления. Выполнение исследований предполагает применение адекватных диагностических средств – современных инструментальных методов: РСА и РФА, элементного анализа, ИК- и УФ-спектроскопии, адиабатической калориметрии, ДСК, ТГА, масс-спектрометрии, ЭПР-спектроскопии, методов статической и динамической магнитной восприимчивости. Таким образом, выполнение задач Проекта 2017 позволит значительно расширить круг исследуемых соединений, провести комплексное физико-химическое исследование практически всех полученных новых соединений, в том числе подробные исследования динамики их магнитного поведения, что позволит предложить стратегию улучшения свойств SMMs новых координационных соединений лантанидов.