Поиск новых материалов с возможностью контролировать их свойства является одной из важных задач в современной науке. Исследователи предпочитают использовать широко распространенные соединения в качестве основы для таких материалов.

Металлопорфирины — это естественные соединения, которые находят широкое применение в медицине, химии материалов, биомиметической химии, а также как катализаторы и компоненты для органических солнечных элементов. Их уникальные химические и физические свойства можно легко изменять путем периферического замещения или использования различных центральных атомов металлов.

Основная идея исследования заключалась в «скрещивании» порфиринов с другими важными органическими соединениями и нахождении магнитно-активных соединений. Наиболее показательным для этой цели оказались комплексы порфирина марганца. Ион марганца очень интересен: он парамагнитен, может находиться в разном зарядовом состоянии, иметь разное количество неспаренных электронов.

Были синтезированы гибридные координационные комплексы «сендвичного» строения, в которых  “дополнительный” фрагмент расположен между двумя порфиринами. Линкер может быть диамагнитным или парамагнитным, что приводит к соединениям с  кардинально разными магнитными свойствами. В комплексах с диамагнитными изовиолантроном и пентаценхиноном наблюдается очень слабое антиферромагнитное взаимодействие (магнитный момент системы уменьшается при охлаждении). Магнитное  поведение комплекса с фталоцианином парамагнитного  марганца отличается, оно более интересно. Наблюдается рост магнитного момента этого соединение с переходом соединения в высокоспиновое состояние.

Исследование имеет важное фундаментальное значение, но оно также важно с практической точки зрения. Разработанные методы и подходы позволяют получать магнитно- и оптически активные соединения, которые в будущем  могут быть использованы для создания новых современных устройств записи и хранения информации, датчиков и сенсоров.

Проведенное исследование дает толчок к развитию магнитных материалов на основе органических  красителей. Исследователи планируют продолжить работу в данном направлении и развить предложенный подход: «собрать» и исследовать подобные структуры из других исходных соединений.

Работа создана коллективом авторов из ЛАБОРАТОРИИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Назаров Дмитрий, Фараонов, Максим, Конарев Дмитрий, в содружестве с учеными из институтов:

• Институт физики твердого тела РАН, 142432, Черноголовка, Московская область, Россия
• Отделение химии, Высшая школа естественных наук, Киотский университет, Сакё-ку, Киото, 606-8502, Япония

Nazarov D.I., Faraonov M.A., Kuzmin A.V., Khasanov S.S, Otsuka A., Yamochi H., Kitagava H., Konarev D.V. Tuning the magnetic coupling between manganese porphyrins in the 2MnIITPP⋅L assemblies, where L is 6,13-pentacenequinone, isoviolanthrone2− and {MnII(triazole−)2Pc}2−. Key role of a linker (L) in magnetic exchange. //Dyes and Pigments, V.223, p.111926, 5 January 2024, Q1, IF= 5.122 https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2023.111926