Histeresis magnética hasta 73 K en un imán de una sola molécula de ciclo pentadienil amida de disprosio

Área de la Ciencia:

• Química de coordinación
• Ciencias de los materiales
• La computación cuántica

Sus antecedentes:

• Los imanes de molécula única (SMM) basados en cationes de disprosocenio ([Dy(Cp^R) ₂) ⁺) exhiben altas barreras de reversión magnética (U_eff) y temperaturas de bloqueo (T_H) debido a los campos de cristal axial y los ligandos rígidos.
• Los cationes de disprosio bis (amida) ([Dy (NR₂) ]⁺) ofrecen potencial para propiedades SMM superiores a través de campos axiales más fuertes de N-donantes densos en carga, pero la flexibilidad del ligando puede aumentar la relajación magnética y reducir T_H.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar un nuevo complejo de disprosio que combine ligandos de amida π-aromáticos y monodentados para aprovechar las ventajas de ambos tipos de ligandos para aplicaciones de SMM.
• Investigar las propiedades magnéticas, específicamente la barrera de energía efectiva (U) y la temperatura de bloqueo (T) del nuevo complejo de disprosio.

Principales métodos:

• Síntesis del complejo disprosio [Dy{N(SiⁱPr₃)₂}(Cp*)][Al{OC(CF₃)₃}₄ (1-Dy).
• Caracterización magnética que incluye mediciones de anisotropía magnética e histeresis magnética dependiente de la temperatura para determinar el U y el H.
• Análisis de la geometría molecular, incluido el ángulo N-Dy-Cp * _cent, para correlacionar las características estructurales con las propiedades magnéticas observadas.

Principales resultados:

• El complejo sintetizado 1-Dy exhibe una gran anisotropía magnética con U_eff = 2191(33) K, comparable a los principales SMM basados en disprosio Cp^R.
• La temperatura de bloqueo observada T_H fue de 73 K, que es inferior a los valores récord, atribuidos a la geometría del ligando doblado y a los sustituyentes de amida flexibles.
• El análisis estructural reveló un ángulo curvado N-Dy-Cp*_cent de aproximadamente 152,5°, que influye en las vías de relajación magnética.

Conclusiones:

• Los SMM de disprosio con un ligando π-aromático y un monodentado pueden lograr valores de U_eff altos, similares a los sistemas bis-π-aromáticos.
• Estos complejos demuestran sensibilidad a los ángulos de interligando, impactando la relajación bajo la barrera, similar a los complejos de disprosio de bis (amida).
• La nueva clase de complejos de disprosio es prometedora para los SMM de alta temperatura, con potencial de mejora significativa a través de un control preciso de la geometría molecular.