Synthese und Optimierung von 1D- und 2D-Koordinationspolymeren mit einer langsamen Relaxation der Magnetisierung

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Näther; Professor Dr. Winfried Plass
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237717485

Das Ziel des gegenwärtig geförderten Projektes beinhaltet Untersuchungen zur Synthese und den Eigenschaften von 1D- und 2D-Koordinationspolymeren auf der Basis von Co(II) und Fe(II)-Thio- und Selenocyanaten, welche eine langsame Relaxation der Magnetisierung aufweisen, wie sie für Einzelkettenmagneten beobachtet wird. Hierbei sollte zum einen ein rationaler Zugang zu derartigen Verbindungen geschaffen werden und zum anderen der Einfluss einer chemischen und strukturellen Modifizierung auf die Parameter systematisch untersucht werden, welche die Leistungsfähigkeit derartiger Materialien beschreiben. Im Verlauf unserer Untersuchungen wurde eine Reihe von Verbindungen synthetisiert, die alle eine identische Topologie der Koordinations-Netzwerke aufweisen und für die alle eine langsame Relaxation der Magnetisierung beobachtet wird. Was nun die entsprechenden Verbindungen mit Cobalt anbelangt, so lassen sich diese in zwei Gruppen einteilen: Bei allen Verbindungen mit einem AF-Grundzustand handelt es sich um Metamagneten und die beobachteten Relaxationen können auf die von Einzelketten zurückgeführt werden, was bei den Verbindungen mit einem FM Grundzustand nicht der Fall ist. Da es sich hierbei um einen phänomenologischen Befund handelt, soll das gegenwärtige Projekt fortgesetzt werden um eine verbesserte Datenbasis zu erhalten, die magnetischen Eigenschaften weiter zu modifizieren, sowie nach den Ursachen für dieses unterschiedliche Verhalten zu suchen. Dies beinhaltet zum einen die Synthese und Untersuchung einiger für eine Systematik noch fehlender Verbindungen sowie die Darstellung von Mischkristallen aus Thio- und Selenocyanat-Anionen um die magnetischen Eigenschaften durchzustimmen. Darüber hinaus sollen ausgewählte Co(II)-Verbindungen mit Cadmium verdünnt und magnetisch vermessen werden, um den Anteil der Co(II)-Kationen aus der Energiebarriere für die Spinrelaxation der Einzelkettenmagnete herauszurechnen und diese mit den Werten entsprechender diskreter Komplexe zu vergleichen. Zuletzt würde die Bestimmung der easy-axis in ausgewählten Verbindungen von Bedeutung sein. Hierzu soll versucht werden Einkristalle zu züchten um magnetisch zu vermessen oder deuterierte Verbindungen darzustellen, um diese mit der Neutronenbeugung zu untersuchen. Für all diese geplanten Untersuchungen ist es unbedingt erforderlich auch die magnetischen Eigenschaften der einzelnen Ionen zu untersuchen (Einzelmolekülmagnete), weswegen es sich hier um einen Gemeinschaftsantrag handelt. Dies beinhaltet die experimentelle Untersuchung diskreter Komplexe sowie die theoretische Bestimmung wichtiger Parameter wie beispielsweise von Kopplungskonstanten, g-Werten, Anisotropieparametern, Energiebarrieren sowie der Richtung der anisotropen Achse in diesen Verbindungen. Dabei liegt ein wesentlicher Fokus auf dem Verständnis entsprechender struktureller Zusammenhänge, der über experimentelle Messungen sowie Berechnungen geeigneter Modellsysteme untersucht werden soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: DTA-TG
• Gerätegruppe: 8660 Thermoanalysegeräte (DTA, DTG), Dilatometer