Magnetska svojstva kompleksa Ni(II) koordiniranih Schiffovim bazama

Torić, Filip (2012) Magnetska svojstva kompleksa Ni(II) koordiniranih Schiffovim bazama. Diploma thesis, Faculty of Science > Department of Physics.

[img] PDF
Restricted to Registered users only
Language: Croatian

Download (2MB)

Abstract

Molekulski magnetizam je novije područje istraživanja. Magnetizam molekulskih magneta potječe od magnetizma same molekule, odnosno od nesparenih elektrona iz s ili p orbitala. U istraživanju sudjeluju znanstvenici iz područja eksperimentalne i teorijske fizike i kemije. Molekule sadrže konačan broj interakcijskih spinskih centara (npr. paramagnetskih iona) i kao takve idealni su okvir za proučavanje nekih osnovnih koncepata magnetizma. Cilj je sintetizirati molekule visokog spina u osnovnom stanju. Sinteza točno određene strukture predstavlja veliki izazov za kemičare, no iz jednom sintetiziranih materijala se onda mogu izvući važne informacije o fizikalnim parametrima, kao što su primjerice iznos i priroda interakcije izmjene, magnetska anizotropija, optički prijelazi. Poticaj razvijanju ovih materijala bilo je uvjerenje da se čak i najsofisticiranija svojstva mogu dobiti adekvatno osmišljenom strukturom. Motivacija je dodatno potaknuta povećanjem sposobnosti sinteze velikih organskih molekula s odgovarajućim strukturama i topologijama, kao i napretkom supramolekulske kemije. U ovom radu istraživana su magnetska svojstva 2 nova tetranuklearna spoja nikla. Ti se spojevi, prema svojoj strukturi, klasificiraju kao spojevi s dvostrukom kubanskom strukturom. Mjeren je magnetski moment u ovisnosti o temperaturi u polju od 0,1T i magnetski moment u ovisnosti o polju na više temperatura u rasponu od 2-30K. U prvom poglavlju dan je pregled povijesnog puta opažanja pojave magnetizma i njegovog teorijskog objašnjenja. Magnetizam je od davnina fascinirao ljude, najprije se pokušavao objasniti u okviru metafizike, da bi se tek u 19. stoljeću uspjelo proniknuti u njegove skrivene tajne. S obzirom na fizikalnu prirodu postoji pet klasa odziva, odnosno ponašanja, materijala uslijed primjene magnetskog polja: dijamagnetizam, paramagnetizam, feromagnetizam, antiferomagnetizam i ferimagnetizam. U teorijskom dijelu ovog poglavlja obrađeni su pojedini odzivi. U drugom poglavlju dan je pregled posebne vrste magnetskih materijala, molekulskih magneta, čiji se magnetizam temelji isključivo na magnetizmu same molekule. Posebna je pažnja posvećena dvjema zanimljivim skupinama molekulskih magneta: jednomolekulskim magnetima i organskim magnetima. Potom je dan pregled najvažnijih teorijskih rezultata iz područja molekulskog magnetizma koji će biti korišteni prilikom analize dobivenih rezultata mjerenja. Najprije je izveden Van Vleckov izraz za računanje magnetske susceptibilnosti molekulskih magneta, osnovni izraz koji se često koristi u računanju susceptibilnosti različitih spojeva. Promatrana pojava cijepanja energijskih razina u odsustvu vanjskog magnetskog polja (eng. Zero Field Splitting) i međudjelovanje molekula u okviru aproksimacije srednjeg polja, koje će se koristiti u predloženom modelu promatranih spojeva. U trećem poglavlju dani su kristalografski podaci istraživanih spojeva kao i neka dosadašnja razmatranja magnetskih svojstava spojeva slične strukture. Prvi tetranuklearni spoj nikla kubskog tipa strukture koji je pokazivao feromagnetsku interakcije iona nikla sintetizirali su Andrew i Blake 1969. godine i od tada se ovi spojevi intenzivno proučavaju. Interakcija izmjene iona nikla dobro je proučena te korelirana s vrijednostima kuta između iona nikla i kisika (Ni-O-Ni). Motivacija proučavanju jednomolekulskih magneta s Ni(II) molekulskim skupinama visokog spina i posebice kubanskog tipa strukture je razumijevanje temeljnih korelacija izmedu simetričnih Ni4O4 struktura i magnetskih svojstava u cilju otkrića novih jednomolekulskih magnetskih materijala. Proučavanje ovih spojeva je zanimljivo i radi razumijevanja korelacija između magnetske anizotropije osnovnog stanja visokog spina i relaksacije magnetizacije pri niskim temperaturama. Parametri interakcije pojedinih iona nikla ovise o udaljenostima između pojedinih iona, ligandima koji ih povezuju te kutevima koje zatvaraju s pojedinim ionima nikla. Stoga će u ovom poglavlju biti iznesene te informacije koje su bitne za konstrukciju pretpostavljenog hamiltonijana interakcije. U četvrtom poglavlju dan je kratak opis uređaja na kojem su izvršena mjerenja, SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) magnetometra modela MPMS (Quantum Desing’s Magnetic Property Measurment System). SQUID je strujno-naponski senzor magnetskog toka temeljen na Josephsonovom efektu. To je do danas najpreciznija metoda za mjerenje magnetizacije. U petom poglavlju iznijeti su rezultati mjerenja i analiza dobivenih rezultata. Pojedini ioni nikla imaju različite koordinacijske brojeve, stoga je od interesa utvrditi utječe li i kako različito koordinacijsko okruženje iona nikla na magnetska svojstva i vrijednosti spina. Prema dostupnim podacima ovo je dosad tek treći tetranuklearni spoj nikla sa dvostrukom kubanskom strukturom i različitim koordinacijama pojedinih iona nikla. Dosad sintetizirani spojevi ovog tipa strukture uglavnom pokazuju feromagnetsku interakciju iona nikla. Vidjeti ćemo koliko iznose parametri interakcije sintetiziranih spojeva, odrediti vrstu interakcije (feromagnetska/antiferomagnetska) i na temelju dobivenih vrijednosti odrediti osnovno stanje istraživanih spojeva. Najvažniji magnetostrukturni parametri su vrijednosti kuteva izmedu iona nikla i kisikovih atoma iz liganada (Ni-O-Ni). Za kubansku strukturu utvrđena je korelacija vrijednosti kuta i parametra interakcije. Za kuteve niže od 98-99 o utvrđena je feromagnetska interakcija pojedinih iona nikla, a za više vrijednosti antiferomagnetska interakcija. Vidjeti ćemo koliko se dobivene vrijednosti parametara interakcije slažu s gore navedenom korelacijom.

Item Type: Thesis (Diploma thesis)
Keywords: molekulski magnetizam ; Van Vleck ; tetranuklearni spojevi Ni(II) ; kubanska struktura ; SQUID
Supervisor: Zadro, Krešo
Date: 30 August 2012
Number of Pages: 55
Subjects: NATURAL SCIENCES > Physics
Divisions: Faculty of Science > Department of Physics
Depositing User: Gordana Stubičan Ladešić
Date Deposited: 24 Jan 2014 22:28
Last Modified: 19 Oct 2015 12:29
URI: http://digre.pmf.unizg.hr/id/eprint/254

Actions (login required)

View Item View Item

Nema podataka za dohvacanje citata