Химик РУДН открыли три комплексных соединения с редкими магнитными свойствами

Химик РУДН открыли три комплексных соединения с редкими магнитными свойствами

Химик РУДН синтезировал и описал три соединения с атомами марганца в центре. Их можно использовать в качестве катализаторов или ячеек для хранения информации нового поколения.

Комплексные соединения — сложные структуры, в центре которых находится атом металла, к которому присоединены разнообразные молекулы-лиганды. Если этих атомов более двух, соединения относятся к многоядерным. В таком случае металлический каркас может выглядеть как цепи, разветвленные циклы, полиэдры или них сочетания. Нестандартные связи между металлами позволяют получать соединения с необычными окислительными состояниями металлов и ярко выраженными каталитическими свойствами. Это позволяет применять их в синтезе лекарств, лаков и красок, а также в других отраслях химической промышленности. Кроме того, магнитные свойства таких комплексов могут использоваться для новых способов хранения информации. Марганец тоже формирует комплексные соединения, к примеру, внутри хлорофилла, благодаря которому происходит фотосинтез. Однако многоядерные комплексы с марганцем часто нестабильны. Химик РУДН отчитались о синтезе сразу нескольких соединений этого класса.

«В этой статье мы рассказываем о способах синтеза, кристаллической структуре и магнитных свойствах трех новых многоядерных кластеров со смешанной валентностью, которые удалось получить из хлорида марганца (II)», — соавтор работы Дмитро Нестеров, Российский университет дружбы народов.

Валентность обозначается римскими цифрами и показывает способность образовывать определенное количество химических связей. Два из описанных соединений четырехъядерные и содержат по два атома марганца с валентностью II, и по два — с валентностью III. У [MnII2MnIII2(HBuDea 2(BuDea)2(EBA)4] лигандами стали 2-этиловый эфир масляной кислоты и N-бутилдиетаноламин, а во втором — [MnII2MnIII2(HBuDea) 2(BuDea)2(DMBA)4] — N-бутилдиетаноламин и 2,2-диметиловый эфир масляной кислоты. В третьем соединии три атома марганца II, восемь атомов марганца III и четыре атома кислорода формируют одиннадцатиядерную структуру, к которой присоединены лиганды N-бутилдиетаноламин и 2,2-диметиловый эфир масляной кислоты.

Эти комплексы химику из РУДН с коллегами из Словакии и Португалии удалось получить при помощи реакций самосборки. Для синтеза требуется хлорид марганца (II), раствор карболовой кислоты в метаноле, а также 2-этиловый эфир масляной кислоты для первого соединения, а для второго и третьего — 2,2-диметиловый эфир масляной кислоты. То, получался ли по второму пути четырехъядерный или одиннадцатиядерный кластер, зависело от условий эксперимента. Рентеговская кристаллография показала, что оба четырехъядерных соединения имели сходную симметричную структуру, а третий имеет нестандартное строение. Четырехъядерные комплексы проявляли свойства одномолекулярного магнита — то есть, они могут формировать суперпарамагнитные материалы. Это значит, что они могут быть равномерно намагниченными по всему объему и менять свой магнитный момент в зависимости от температуры. Одиннадцатиядерный кластер, наоборот, обладал антиферромагнитными свойствами, то есть, магнитные моменты частиц в таком веществе попарно направлены в противоположные стороны.

«Также в статье мы обсудили возможное влияние внутримолекулярных эффектов и разного окружения магнитных ядер, которое сформировали лиганды 2-этиловый эфир масляной кислоты и 2,2-диметиловый эфир масляной кислоты. Суперпарамагнетики и антиферромагнетики проявляют необычные свойства, которые можно использовать в высоких технологиях будущего. Например, они могут стать основой ячеек памяти нового поколения, где для записи информации требуется всего несколько десятков атомов», — добавил Нестеров.

 Результаты опубликованы в журнале Dalton Transactions.

Новости
Все новости
Наука
30 июля
Химик РУДН нашел способ сделать производство биотполива в 4-10 раз эффективнее с помощью кремниевой матрицы и гетерополикислот

Химик РУДН создал кремниевый молекулярный каркас для получения эфиров из отходов сельского хозяйства, древесной и бумажной промышленности. Он в 4-10 раз повышает эффективность получения эфиров, которые можно использовать как биотопливо. Это позволит снизить энергозатраты и сделает производство биотоплива дешевле. 

Наука
28 июля
Химики РУДН разработали новый путь синтеза веществ для фармацевтики

Химики РУДН предложили универсальный способ синтеза производных тиеноиндолизинов. Свойства этих веществ позволяют использовать их для создания антибактериальных и противораковых препаратов, а также в производстве новых материалов для оптоэлектроники.

Наука
26 июля
Химики РУДН разработали домино-реакцию для получения противоопухолевых препаратов

Химики РУДН предложили новую реакцию для получения сложных органических веществ в одном сосуде. Продукты синтеза оказались эффективными против клеток раковых опухолей, в том числе — устойчивых к известным препаратам.