Раствор комплекса диспозии.
В результате синтеза химии органических соединений спиропиранов с металлами получилось создать комплексы, чувствительные к магнитным полям. Комплексы представляют собой моноионные магниты — соединения, в которых отдельный атом металла окруженный органическими остатками проявляет свойства обычного магнита. Кроме того, один из комплексов реагирует на свет: под воздействием зеленого света он распадается, а при освещении ультрафиолетом собирается заново. Такие вещества могут использоваться как молекулярные магниты, управляемые светом, в оптоэлектронных устройствах для хранения и передачи информации. поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Frontiers.
В современной физике нужны молекулы, свойства которых можно легко и предсказуемо изменять с помощью внешних воздействий, например света, температуры или давления. Такие соединения применяются при создании молекулярных переключателей, оптических и температурных датчиков, а также других устройств. Одним из таких «настраиваемых» соединений являются фотохромные спиропираны. Эти органические молекулы состоят из нескольких колец, связанных в цепочку. Под действием света эта «цепочка» может либо замыкаться, и тогда спиропиран становится бесцветным, либо размыкаться (выпрямляться в полисопряженную молекулу). Во втором случае соединение приобретает интенсивную темно-фиолетовую окраску.
Присоединение к молекулам спиропиранов ионов металлов даёт вещества, реагирующие на свет не только изменением окраски, но и магнитными свойствами. Познания о подобных комплексах пока ограничены, поэтому учёные ведут поиск новых соединений.
Химики из Федеральный научный центр по проблемам химической физики и медицинской химии Российской академии наук (Черноголовка) с коллегами синтезировали Управляемые светом магнитные соединения созданы на основе спиропиранов и двух металлов: диспрозия и тербия. Для этого исследователи в аргоне смешали йодсодержащие соли указанных металлов и спиропираны. Такие условия исключали воздействие влаги, способной разрушить комплексы.
Для изучения магнитных свойств созданных молекул авторы поместили их в магнитное поле. Эксперимент продемонстрировал, что при температурах около -272–268°С комплекс диспрозия представляет собой моноионный магнит. Это означает, что комплекс намагничивается под действием магнитного поля и сохраняет свою намагниченность после его отключения в течение длительного времени. Химики также выяснили, что этим соединением можно управлять с помощью света: при зеленом освещении комплекс диссоциирует, а при ультрафиолетовом быстро восстанавливается. Это свойство позволит переключаться между разными состояниями полученной молекулы с помощью света и применять ее в оптоэлектронных устройствах.
Полученные молекулы, обладающие магнитными свойствами, могут стать основой устройств записи и хранения информации. В таких устройствах информация будет храниться на одной молекуле, а не на миллионах, как сегодня. Это позволит уменьшить размер современных устройств обработки и хранения данных. — говорит доктор химических наук, заведующий лабораторией перспективных полифункциональных материалов ФИЦ ПХФ и МХ РАН, Дмитрий Конарев, участник проекта, поддержанного грантом РНФ.
Приготовление растворителя.
Полученные «магниты» функционируют при низких температурах. Планируется модифицировать структуру соединений для увеличения рабочей температуры. Задача также заключается в достижении фотопереключения комплексов в твердом виде, а не только в растворе. — продолжает участник проекта, получившего поддержку от гранта РФФИ, Максим Фараонов, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории перспективных полифункциональных материалов ФИЦ ПХФ и МХ РАН.
В исследовании принимали участие сотрудники Институт химической кинетики и горения имени В.В. Воеводского Сибирского отделения Российской академии наук (Новосибирск), Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна Российской академии наук (Черноголовка) и Киотского университета (Япония).
Ранее исследователи синтезировали Магнитно-активные соединения на основе сложных комплексов органических молекул с металлами – металлопорфирины.
Интересно, что соединения с одинаковым составом, но разным строением, обладали принципиально различным магнитным поведением. Эти комплексы можно будет использовать при разработке датчиков и переключателей.
Пресс-служба Российского научного фонда предоставила информацию и фотографии.