Химик РУДН открыли три комплексных соединения с редкими магнитными свойствами

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.

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.