Framtida teknologier förlitar sig på fenomen som tidigare ansågs vara den exklusiva domänen av teoretisk fysik eller kemi. Till exempel uppstod tillvägagångssättet för enheter med informationslagring med hög densitet när kemister upptäckte enmolekylära magneter - ovanliga komplex av övergångsmetaller och lantanider. Dessutom uppvisar flera lantanidföreningar temperaturberoende luminescensegenskaper.
Dessa egenskaper ligger till grund för skapandet av molekylära termometrar – enheter som möjliggör fjärrmätning av temperatur med hög känslighet och upplösning. Dessa lantanidtermometrar är mycket lovande för framtida tillämpningar inom biologi, medicin och kryogenik.
Kemister vid RUDN-universitetet har nu erhållit ramföreningar av lantanider som samtidigt uppvisar egenskaperna hos monomolekylära magneter och lantanidtermometrar. Studien publiceras i RSC Advances .
"Lantanidföreningar av olika sammansättningar och strukturer är intressanta för forskare på grund av deras magnetiska och luminescerande egenskaper. Detta är imponerande inte bara ur en grundläggande synvinkel utan också på grund av dess lovande tekniska tillämpningar.
"Vårt mål var att skapa luminescerande föreningar med en kombination av egenskaperna hos emissionstermometrar och monomolekylära magneter. Exempel på sådana föreningar är mycket sällsynta, samtidigt som de är av särskilt intresse på grund av möjligheten att övervaka temperaturen på framtida monomolekylära magnetiska enheter vid molekylär nivå", sa Alexey Bilyachenko, Ph.D., en ledande forskare vid Joint Institute of Chemical Research vid RUDN University.
Kemister har syntetiserat föreningar baserade på silsesquioxaner, en kiselorganisk matris som möjliggör ramstrukturer med lantanidjoner av olika karaktär. Denna väsentliga egenskap hos ramverken gör det möjligt att få ett beteende som kombinerar egenskaperna hos olika lantanidcentra. De tre första exemplen på sådana ramar av blandad metall erhölls. De innehåller alla fyra lantanidjoner.
En förening som kombinerar dysprosium- och terbiumjoner (liksom en förening som innehåller en trippelkombination - europium-terbium-yttrium) uppvisar både paramagnetiska egenskaper (interaktion med ett magnetfält) och emission (glödkarakteristisk för dessa lantanider).
Föreningen som innehåller europium- och dysprosiumjoner visade sig vara den mest intressanta. Den uppvisar samtidigt egenskaperna hos en monomolekylär magnet och en lantanidtermometer. Blandningen är användbar som emissionstermometer i ett brett temperaturområde från 20℃ till 100℃ och kännetecknas av hög relativ termisk känslighet (1,15 % K -1 vid 293 K). Framställningen av denna förening öppnar stora möjligheter för molekylär design av funktionella lantanidkomplex.
"Komplexet vi erhållit uppvisar ovanliga, multifunktionella egenskaper - en magnet med en molekyl och en emissionstermometer med en självkalibreringsmekanism. Ytterligare forskning inom detta område är mycket lovande för skapandet av ny generations material", säger Alexey Bilyachenko, Ph. D., en ledande forskare vid Joint Institute of Chemical Research vid RUDN University.
Mer information: Gautier Félix et al, tetranukleära lantanidbaserade silsesquioxaner:mot en kombination av en långsam avslappning av magnetiseringen och en luminescerande termometri, RSC Advances (2023). DOI:10.1039/D3RA04901A
Journalinformation: RSC Advances
Tillhandahålls av RUDN University
