Aprovechando la selección de aniones para modular la simetría cristalográfica en imanes de una sola molécula

Área de la Ciencia:

• Química inorgánica
• Ciencias de los materiales
• El magnetismo

Sus antecedentes:

• La simetría local distorsionada alrededor de iones Ln (III) en imanes de una sola molécula (SMM) aumenta el túnel cuántico de la magnetización (QTM), lo que dificulta la relajación magnética lenta.
• Las estrategias para minimizar la QTM incluyen el uso de ligandos estéricamente obstaculizados o la sintonización de interacciones intermoleculares.
• Un enfoque menos explorado es alinear la simetría molecular dentro de la red cristalina para hacer cumplir la alta simetría y las geometrías de enlace específicas.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto de la alineación de elementos de simetría molecular en las propiedades magnéticas de los complejos de Ytterbium (III).
• Demostrar cómo la simetría forzada cristalográficamente puede suprimir la QTM y mejorar el rendimiento del SMM.
• Para comparar el comportamiento magnético de dos complejos Yb(III) con diferentes grados de simetría cristalográfica.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización estructural de dos complejos Yb (III): [YbCl2 (Ph3AsO) ] BPh4 (1) y [YbCl2 (Ph3AsO) ] PF6 (2).
• Análisis de las estructuras cristalinas para determinar la alineación de los elementos de simetría molecular e identificar la simetría forzada.
• Mediciones magnéticas para estudiar la relajación magnética lenta y el túnel cuántico de la magnetización.
• Cálculos ab initio para investigar la estructura electrónica, incluidos los ejes de anisotropía y la composición del estado fundamental.

Principales resultados:

• El complejo 1, con ejes S4 alineados, exhibe una simetría tetragonal forzada y un ángulo estricto de 180 ° Cl-Yb-Cl.
• El complejo 2, que carece de ejes alineados, muestra un ángulo Cl-Yb-Cl más pequeño y carece de simetría forzada cristalográficamente.
• Ambos complejos muestran una relajación magnética lenta a través de procesos de Raman, pero el complejo 2 muestra una reducción de la colinealidad de los ejes de anisotropía y una composición alterada del estado fundamental.

Conclusiones:

• La alineación de elementos de simetría molecular dentro de la red cristalina es una estrategia viable para el diseño de SMM de alto rendimiento basados en Yb (III).
• La simetría forzada cristalográficamente puede influir significativamente en la estructura electrónica y las propiedades magnéticas de los SMM.
• Este enfoque ofrece una nueva vía para controlar y optimizar el comportamiento de SMM manipulando el empaque de cristales.