office@icp.ac.ru
+7 496 522-51-64
|
В современной химии всё чаще на пересечении различных областей фундаментальных исследований появляются вещества, которые одновременно демонстрируют несколько свойств, например, люминесценцию и мономолекулярный магнетизм. Коллектив давно и тесно взаимодействующих исследователей из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (г.Черноголовка) и Института физической и органической химии Южного федерального университета (г. Ростов-на-Дону), при участии Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» (г. Москва) и Северо-Кавказского федерального университета (г. Ставрополь) получили и исследовали бифункциональные соединения, в состав которых входят объемный органический катион — производное хиноксалинофеноксазина — и достаточно простые и хорошо известные комплексные анионы на основе редкоземельных элементов (неодима, тербия, диспрозия и гольмия) с четырьмя гексафторацетилацетонатными лигандами (hfac). Полученные бифункциональные соединения обладают интенсивной синей окраской и люминесцируют в ближнем инфракрасном диапазоне — при облучении светом они флуоресцируют (переизлучают) в диапазоне длин волн 677–740 нм. Как было показано, это свойство определяется именно органическим катионом, и оно сохраняется независимо от природы редкоземельного элемента в анионе. В то же время интересными оказались и динамические магнитные свойства. Было обнаружено, что комплекс на основе иона диспрозия (Dy³⁺) демонстрирует свойства моноионного магнита даже в отсутствие внешнего магнитного поля, что оказалось неожиданным, поскольку комплексы [Ln(hfac)4]– характеризуются невысокими барьерами переключения магнитного состояния, несмотря на достаточно высокую локальную симметрию координационного окружения редкоземельного иона близкую к D4d. В свою очередь, соединение с ионом тербия (Tb³⁺) демонстрирует медленную магнитную релаксацию только при наложении постоянного магнитного поля, хотя ранее в анионных комплексах [Tb(hfac)4]– не удавалось наблюдать это свойство, из-за сильного квантового туннелирования намагниченности в ионе Tb³⁺. Авторы работы полагают, что ключевую роль в сохранении уникальных свойств моноионного магнита в [Dy(hfac)4]– играет особая кристаллическая упаковка полученных соединений: объемные органические катионы эффективно изолируют магнитные центры друг от друга, подавляя диполь-дипольные взаимодействия между ними и позволяя проявиться «индивидуальным» магнитным свойствам каждого иона. Высокоуровневые квантовохимические расчёты помогли понять природу магнитной анизотропии и механизмов релаксации в этих системах, дополнив и расширив экспериментальные наблюдения. Таким образом, работа представляет собой удачный пример синтеза бифункциональных материалов, где катионная и анионная подрешетки являются источниками определённых свойств: одна отвечает за люминесценцию, другая — за переключаемые магнитные свойства. Полученные результаты могут быть полезны для разработки оптоэлектронных устройств, сенсоров и систем визуализации, а также существенно расширяют понимание факторов, управляющих поведением моноионных магнитов, и открывают путь к созданию новых молекулярных устройств для записи/хранения информации и спинтроники.  Е.P. Ivakhnenko, D.V. Korchagin, N.I. Omelichkin, G.V. Shilov , A.A. Krainyukov, M.V. Zhidkov, A.I. Dmitriev, O.P. Demidov, P.A. Knyazev, A.V. Chernyshev , A.V. Palii, V.I. Minkin, S.M. Aldoshin // New series of salts with 12H-quinoxalino[2,3-b]phenoxazinium cation and [Ln(hfac)4]− anions // Polyhedron, 2025, V.280, 1, 117668, Q2, IF=2.6 |
В современной химии всё чаще на пересечении различных областей фундаментальных исследований появляются вещества, которые одновременно демонстрируют несколько свойств, например, люминесценцию и мономолекулярный магнетизм.
Коллектив давно и тесно взаимодействующих исследователей из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (г.Черноголовка) и Института физической и органической химии Южного федерального университета (г. Ростов-на-Дону), при участии Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» (г. Москва) и Северо-Кавказского федерального университета (г. Ставрополь) получили и исследовали бифункциональные соединения, в состав которых входят объемный органический катион — производное хиноксалинофеноксазина — и достаточно простые и хорошо известные комплексные анионы на основе редкоземельных элементов (неодима, тербия, диспрозия и гольмия) с четырьмя гексафторацетилацетонатными лигандами (hfac).
Полученные бифункциональные соединения обладают интенсивной синей окраской и люминесцируют в ближнем инфракрасном диапазоне — при облучении светом они флуоресцируют (переизлучают) в диапазоне длин волн 677–740 нм. Как было показано, это свойство определяется именно органическим катионом, и оно сохраняется независимо от природы редкоземельного элемента в анионе.
В то же время интересными оказались и динамические магнитные свойства. Было обнаружено, что комплекс на основе иона диспрозия (Dy³⁺) демонстрирует свойства моноионного магнита даже в отсутствие внешнего магнитного поля, что оказалось неожиданным, поскольку комплексы [Ln(hfac)4]– характеризуются невысокими барьерами переключения магнитного состояния, несмотря на достаточно высокую локальную симметрию координационного окружения редкоземельного иона близкую к D4d. В свою очередь, соединение с ионом тербия (Tb³⁺) демонстрирует медленную магнитную релаксацию только при наложении постоянного магнитного поля, хотя ранее в анионных комплексах [Tb(hfac)4]– не удавалось наблюдать это свойство, из-за сильного квантового туннелирования намагниченности в ионе Tb³⁺.
Авторы работы полагают, что ключевую роль в сохранении уникальных свойств моноионного магнита в [Dy(hfac)4]– играет особая кристаллическая упаковка полученных соединений: объемные органические катионы эффективно изолируют магнитные центры друг от друга, подавляя диполь-дипольные взаимодействия между ними и позволяя проявиться «индивидуальным» магнитным свойствам каждого иона.
Высокоуровневые квантовохимические расчёты помогли понять природу магнитной анизотропии и механизмов релаксации в этих системах, дополнив и расширив экспериментальные наблюдения.
Таким образом, работа представляет собой удачный пример синтеза бифункциональных материалов, где катионная и анионная подрешетки являются источниками определённых свойств: одна отвечает за люминесценцию, другая — за переключаемые магнитные свойства. Полученные результаты могут быть полезны для разработки оптоэлектронных устройств, сенсоров и систем визуализации, а также существенно расширяют понимание факторов, управляющих поведением моноионных магнитов, и открывают путь к созданию новых молекулярных устройств для записи/хранения информации и спинтроники.
Е.P. Ivakhnenko, D.V. Korchagin, N.I. Omelichkin, G.V. Shilov , A.A. Krainyukov, M.V. Zhidkov, A.I. Dmitriev, O.P. Demidov, P.A. Knyazev, A.V. Chernyshev , A.V. Palii, V.I. Minkin, S.M. Aldoshin // New series of salts with 12H-quinoxalino[2,3-b]phenoxazinium cation and [Ln(hfac)4]− anions // Polyhedron, 2025, V.280, 1, 117668, Q2, IF=2.6