Polyfunktionelle magnetische Materialien für die molekulare Spintronik

• Antragstellerin: Professorin Dr. Eva Rentschler
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465116281

Die Suche nach neuen funktionalen Materialien ist eine der entscheidenden Aufgaben der modernen Chemischen Wissenschaft. Molekulare Verbindungen ermöglichen die Darstellung von Materialien mit verschiedenen ausgezeichneten Eigenschaften, die auf denen eines Einzelmoleküls beruhen können. Eine mögliche Anwendung hier ist in der molekularen Spintronik, vor allem in der Informationsspeicherung und -verarbeitung.Ziel des vorliegenden Projektes ist es, zur Suche nach neuen molekularen Materialien beizutragen, die ihre magnetischen Eigenschaften reversibel ändern können. Diese müssen nicht nur die Anforderungen für die Verwendung in der Spintronik erfüllen, wie z. B. die Fähigkeit in zwei Spinzuständen zu existieren, langsame magnetische Relaxation oder eine lange Phasengedächtniszeit, sondern müssen auch zusätzliche Eigenschaften aufweisen, die es ermöglichen, ihre magnetischen Eigenschaften zu kontrollieren.Dazu wird in diesem Projekt eine systematische Studie durchgeführt, bei der verschiedene Aspekte der elektronischen und molekularen Struktur in einer Vielzahl von polynuklearen Komplexen von 3d- und 4f-Übergangsmetallen untersucht werden. So wird der Einfluss auf die magnetischen und elektronischen Eigenschaften der molekularen Materialien in Abhängigkeit von der Wahl der Metallionen und deren Kombinationen untersucht, genauso wie der Einfluss der Substituenten in den Liganden oder die Beeinflussung durch die Reize die zum Schalten der Systeme verwendet werden. Die Voraussetzung für diese erfolgreiche Studie ist natürlich die richtige Wahl geeigneter Liganden, die polynukleare Komplexe verschiedener Zusammensetzungen mit einer gegebenen Kombination von 3d- und 4f-Übergangsmetallen ermöglichen. Wir schlagen im vorliegenden Projekt substituierte Acylpyrazolpyridine vor, die 2-(Pyrazol-3-yl)pyridin- und Diketonat-Bindungstaschen enthalten. Beide haben Einheiten haben sich in der Vergangenheit als jeweils selektiv gegenüber 3d- und 4f- Übergangsmetallionen erwiesen, die entweder einen Spinübergang zeigen (z. B. für Fe(II) und Co(II)) oder Einzelmolekülmagnet-Verhalten zeigen (z. B. für Co(II) und Dy(III)) oder sogar als Qubits (z. B. für Mn(II) und Gd(III)). Wir werden nun die Kombination beider Koordinationstaschen in nur einem Liganden nutzen, so dass zwei verschiedene Ionen von 3d- und 4f-Übergangsmetallen gleichzeitig gebunden werden können, was zu einer sehr großen Vielfalt von mehrkernigen Komplexen mit multifunktionalen Eigenschaften führt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Science Foundation
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Yulia Nelyubina