Zweikernige Lanthanoidkomplexe mit Chalkogen-Pniktogen-Cluster-Brückenliganden als Vorstufen für magnetische Materialien

• Antragstellerin: Dr. Svetlana Klementeva
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 516863633

In den letzten Jahren hat die Koordinationschemie von Seltenen Erden mit schweren p-Block-Elementen erhebliche Aufmerksamkeit erhalten. Es wurden neuartige Reaktivitäten und schöne strukturelle Eigenschaften entwickelt, einschließlich wurde die Aktivierung von elementaren Pniktogenen und Chalkogenen durch niedrigvalente Lanthaniden untersucht. Die Ausweitung dieser Chemie auf Lanthaniden, die für den Einzelmolekülmagnetismus relevant sind, ist eine verlockende Perspektive. Um Hochleistungs-Einzelmolekülmagnete herzustellen und magnetische Austauschwechselwirkungen in zweikernigen Systemen zu kontrollieren, wird auch die Natur der verbrückenden Liganden ein Schlüsselfaktor. Die weichen Liganden, die auf den schweren Elementen der 14.-16. Gruppen basieren, könnten ein wesentlicher Vorteil für die Einzelmolekülmagnet-Eigenschaften sein und einen effizienteren Kopplungsweg für die Austauschwechselwirkung zwischen paramagnetischen Zentren bieten. Die wenigen molekularen Magnete, die Liganden mit schwereren Hauptgruppenelementen enthalten, haben magnetische Eigenschaften, die ihre leichteren Analoga übertroffen. Das Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung neuer Klassen zweikerniger Dysprosium-Komplexe mit verbrückenden anorganischen Clusterliganden, die aus Elementen der 14., 15. und 16. Gruppen bestehen. Für die Herstellung dieser wird ein besonderer Syntheseansatz untersucht. Lanthanoidkomplexe mit Chalkogenid-Brückenliganden mit einer allgemeinen Formel [(L2Ln)2(μ-E)] und/oder [(LLn)(μ-E)]2 (E = Se, Te) werden als Ausgangsmaterialien verwendet und eine Insertion verschiedener anorganischer Substrate in die Ln-E-Bindung wird durchgeführt. Eine Reihe von anorganischen Anhydriden und ähnlichen (As4O6, As4S6, As4S4, P4O6, P2S3, P2S5 usw.) wird als anorganische Substrate verwendet. Der ehrgeizigste Schritt betrifft in dieser Hinsicht die folgende Ein-Elektronen-Reduktion der Verbindungen mit dem Clusterkern, um die ferromagnetische Wechselwirkung zwischen magnetischen Zentren zu verstärken. Das Vorhandensein von sterisch anspruchsvollen Liganden (L – im Allgemeinen Cyclopentadienyl mit unterschiedlichen Substituenten) wird es ermöglichen, Verbindungen zu erhalten, die in organischen Lösungsmitteln löslich sind, und die richtige lokale Symmetrie des Lanthanids zu steuern, das eine Schlüsselrolle im magnetischen Verhalten spielt. Sowohl Cyclopentadienylliganden als auch Cluster-Brückenblöcke verleihen den zweikernigen Lanthanidkomplexen eine starke Axialität, die daher das QTM unterdrücken könnte. Bemerkenswerterweise kann die Zusammensetzung der Brückenliganden von leichterem Sauerstoff, Schwefel und Phosphor bis hin zu schwererem Arsen, Selen und Tellur variiert werden. Die detaillierte Untersuchung der molekularen und elektronischen Struktur von neuartigen zweikernigen Dysprosium-Komplexen mit Cluster-Liganden sowie DC- und AC-Magnetmessungen werden durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen