Synthese und Eigenschaften Photomagnetischer Molekularer Schalter basierend auf Eisen(II)-Spin-Crossover-Komplexen mit photoisomerisierbaren Liganden

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Marat Khusniyarov
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255181289

Spin-Crossover (SCO)-Metallkomplexe gehören zu den am besten erforschten bistabilen molekularen Systemen, deren magnetische Eigenschaften durch Temperaturänderung, Druck, elektrische und magnetische Felder, oder durch Licht reversibel verändert werden können. Eisen(II)-Komplexe sind die häufigsten Vertreter der SCO-Verbindungen und bieten eine hervorragende Möglichkeit, mit Hilfe externer Stimuli zwischen einem diamagnetischen low-spin und einem paramagnetischen high-spin Zustand zu schalten. Eine Kontrollierbarkeit der Zustände eines Moleküls durch Licht erscheint aufgrund der äußerst hohen Schaltgeschwindigkeit, einer einfachen und präzisen Adressierung und einer hohen Selektivität als besonders attraktiv. Diese ermöglicht eine Anwendbarkeit von SCO-Komplexen als photoschaltbare Bauteile für Molekularelektronik und Spintronik, Kommunikationsnetzwerke, Speichermedien mit besonders hoher Dichte und für vieles mehr. Kürzlich ist es uns gelungen, einen einzigartigen molekularen Schalter 1 zu entwickeln - einen Eisen(II)-Spin-Crossover-Komplex mit einem Diarylethen-Derivat als photoaktiver Ligand L. Durch die Integration eines photoisomerisierbaren Liganden L in eine SCO-Verbindung 1 waren wir in der Lage, deren magnetische Eigenschaften bei Raumtemperatur (RT) mit Licht reversibel und mit akzeptabler Effizienz zu verändern. Im folgenden Projekt soll der Ligand L chemisch modifiziert und die entsprechenden SCO-Komplexe synthetisiert werden. Die chemischen Modifikationen dienen folgenden Zielen: 1) Verbesserung der photophysikalischen Eigenschaften von molekularen Schaltern ausgehend von 1, 2) Erhöhung der thermischen Stabilität der Schalter, 3) Verbesserung des photomagnetischen Verhaltens bei RT, 4) Ermöglichung einer Verankerung molekularer Schalter auf eine Goldoberfläche. Auf diese Weise wird ausgehend von 1 eine ganze Reihe von molekularen Schaltern synthetisiert und auf ihre photomagnetischen Eigenschaften hin sowohl in Lösung als auch im Festskörper untersucht. Erste Experimente zur Auftragung von molekularen Schaltern auf eine Goldoberfläche werden durchgeführt und deren photomagnetische Eigenschaften auf der Oberfläche werden untersucht. Die Ergebnisse dieser Arbeit könnten einen Weg bereiten für eine reversible und effiziente, mit Licht induzierte Schaltung der magnetischen Eigenschaften von einzelnen Molekülen und Molekülen in dünnen Beschichtungen bei Raumtemperatur und somit Eingang bei diversen Anwendungen im Bereich der Molekularelektronik und Spintronik finden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen