Сучасні проблеми молекулярного магнетизму
За матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 12 вересня 2018 року
DOI:
https://doi.org/10.15407/visn2018.10.034Ключові слова:
молекулярний магнетизм, поліядерні комплекси, мультиспінові системиАнотація
У доповіді розглянуто результати досліджень, що проводяться в Інституті фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України, з вивчення молекулярного магнетизму поліядерних комплексів. Наведено оригінальні підходи до спрямованого синтезу поліядерних комплексів, із застосуванням яких створено кілька сотень нових мультиспінових систем. Особливу увагу приділено впровадженню отриманих результатів. Зокрема, розроблено високочутливі матеріали для неруйнівного контролю елементів конструкцій енергоблоків та літальних апаратів; нанокомпозити для магнітної експрес-сепарації біологічно активних речовин та діагностики онкологічних захворювань.
Посилання
Sessoli R., Gatteschi D., Caneschi A., Novak M.A. Magnetic bistability in a metal-ion cluster. Nature. 1993. 365: 141. https://doi.org/10.1038/365141a0
Gatteschi D., Sessoli R., Villain J. Molecular Nanomagnets. (New York: Oxford University Press, 2006). P. 47–159. https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198567530.001.0001
Pavlishchuk V.V. Molecular magnetism of the polynuclear complexes of 3D transition metals. Theor. Exp. Chem. 1997. 33(6): 303. https://doi.org/10.1002/chin.199845295
Pavlishchuk V.V., Kolotilov S. V., Addison A.W., Prushan M.J., Butcher R.J., Thompson L.K. Mono- and Trinuclear Nickel(II) Complexes with Sulfur-Containing Oxime Ligands: Uncommon Templated Coupling of Oxime with Nitrile. Inorg. Chem. 1999. 38(8): 1759. https://doi.org/10.1021/ic981277r
Pavlishchuk V.V., Kolotilov S.V., Addison A.W., Prushan M.J., Butcher R.J., Thompson L.K. A new class of macrocyclic complexes formed via nickel-promoted macrocyclisation of dioxime with dinitrile. Chem. Commun. 2002. (5): 468. https://doi.org/10.1039/B111191B
Gavrilenko K.S., Vértes A., Vanko G., Kiss L.F., Addison A.W., Weyhermüller T., Pavlishchuk V.V. Synthesis, magnetochemistry and spectroscopy of heterometallic trinuclear basic acetates [Fe2M μ3-O(CF3COO)6(H2O)3]·H2O (M = Mn, Co, Ni). Eur. J. Inorg. Chem. 2002. (12): 3356. https://doi.org/10.1002/1099-0682(200212)2002:12<3347::AID-EJIC3347>3.0.CO;2-R
Pavlishchuk V.V., Gavrilenko K.S., Kolotilov S.V. Spin frustration and competing magnetic exchange interactions in polynuclear complexes of 3d metals. Theor. Exp. Chem. 2002. 38(1): 21. https://doi.org/10.1023/A:1015307203122
Pavlishchuk V.V., Birkelbach F., Weyhermüller T., Wieghardt K., Chaudhuri P. Polynuclear Complexes of the Pendent-Arm Ligand 1,4,7-Tris(acetophenoneoxime)-1,4,7-triazacyclononane. Inorg. Chem. 2002. 41(17): 4405. https://doi.org/10.1021/ic011322m
Pavlishchuk V.V., Kolotilov S.V., Addison A.W., Prushan M.J., Schollmeyer D., Thompson L.K., Weyhermüller T., Goreshnik E.A. Structural, magnetic and related attributes of some oximate-bridged tetranuclear nickel (II) rhombs and a dinuclear congener. Dalton Trans. 2003. 8: 1588. https://doi.org/10.1039/B300539A
Pavlishchuk V.V., Kolotilov S.V., Addison A.W., Prushan M.J., Schollmeyer D., Thompson L.K., Goreshnik E.A. A Tetrameric nickel (II) "chair" with both antiferromagnetic internal coupling and ferromagnetic spin alignment. Angew. Chem. Int. Ed. 2001. 40(24): 4734. https://doi.org/10.1002/1521-3773(20011217)40:24<4734::AID-ANIE4734>3.0.CO;2-D
Gavrilenko K.S., Punin S.V., Cador O., Golhen S., Ouahab L., Pavlishchuk V.V. Synthesis, structure, and magnetism of heterometallic carboxylate complexes [MnIII2MII4O2(PhCOO)10(DMF)4], M = MnII, CoII, NiII. Inorg. Chem. 2005. 44(16): 5903. https://doi.org/10.1021/ic0505448
Gavrilenko K.S., Punin S.V., Cador O., Golhen S., Ouahab L., Pavlishchuk V.V. In situ generation of carboxylate: an efficient strategy for a one-pot synthesis of homo- and heterometallic polynuclear complexes. J. Am. Chem. Soc. 2005. 127(35): 12246. https://doi.org/10.1021/ja050451p
Gavrilenko K.S., Cador O., Bernot K., Rosa P., Sessoli R., Golhen S., Pavlishchuk V.V., Ouahab L. Delicate crystal structure changes govern the magnetic properties of 1d coordination polymers based on 3d metal carboxylates. Chem. Eur. J. 2008. 14(7): 2034. https://doi.org/10.1002/chem.200701316
Lytvynenko A.S., Kolotilov S.V., Cador O., Gavrilenko K.S., Golhen S., Ouahab L., Pavlishchuk V.V. Porous 2D coordination polymeric formate built up by Mn(II) linking of Fe3O units: influence of guest molecules on magnetic properties. Dalton Trans. 2009. 18: 3503. https://doi.org/10.1039/B900359B
Polunin R.A., Kolotilov S.V., Kiskin M.A,, Cador O., Golhen S., Shvets O.V., Ouahab L., Dobrokhotova Z.V., Ovcharenko V.I., Eremenko I.L., Novotortsev V.M., Pavlishchuk V.V. Structural flexibility and sorption properties of 2D porous coordination polymers constructed from trinuclear heterometallic pivalates and 4,4'-bipyridine. Eur. J. Inorg. Chem. 2011. 32: 4985. https://doi.org/10.1002/ejic.201100791
Liu J.-L., Chen Y.-C., Tong M.-L. Symmetry strategies for high performance lanthanide-based single-molecule magnets. Chem. Soc. Rev. 2018. 47(7): 2431. https://doi.org/10.1039/C7CS00266A
Benelli C., Gatteschi D. Introduction to Molecular Magnetism. From Transition Metals to Lanthanides. (Wiley-VCH, 2015).
Pavlishchuk V.V. Influence of structure on magnetic and photoluminescent properties of coordination compounds of 3d and 4f metals and nanocomposites based on them. Theor. Exp. Chem. 2017. 53(5): 296. https://doi.org/10.1007/s11237-017-9529-3
Ostrowska M., Fritsky I.O., Gumienna-Kontecka E., Pavlishchuk A.V. Metallacrown-based compounds: applications in catalysis, luminescence, molecular magnetism and adsorption. Coord. Chem. Rev. 2016. 327–328: 304. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2016.04.017
Pavlishchuk A.V., Kolotilov S.V., Zeller M., Lofland S.E., Thompson L.K., Addison A.W., Hunter A.D. High Nuclearity Assemblies and One-Dimensional (1D) Coordination Polymers Based on Lanthanide–Copper 15-Metallacrown-5 Complexes (LnIII = Pr, Nd, Sm, Eu). Inorg. Chem. 2017. 56(21): 13152. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.7b01944
Pavlishchuk A.V., Kolotilov S.V., Zeller M., Thompson L.K., Addison A.W. Formation of coordination polymers or discrete adducts via reactions of gadolinium(III)-copper(II) 15-metallacrown-5 complexes with polycarboxylates: synthesis, structures and magnetic properties. Inorg. Chem. 2014. 53(3): 1320. https://doi.org/10.1021/ic401928m
Vasylenko I.V., Gavrylenko K.S., Il'yin V.G., Golub V., Goloverda G., Kolesnichenko V., Addison A.W., Pavlishchuk V.V. The metamorphosis of heterometallic trinuclear antiferromagnetic complexes into nano-sized superparamagnetic spinels. Mater. Chem. Phys. 2010. 121(1-2): 47. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2009.12.040
Vasylenko I.V., Gavrilenko K.S., Kotenko I.E., Cador O., Ouahab L., Pavlishchuk V.V. Solvothermal preparation and magnetic properties of monodisperse superparamagnetic nanosized ferrites MFe2O4 (M = Mn, Co, Ni). Theor. Exp. Chem. 2014. 50(4): 226. https://doi.org/10.1007/s11237-014-9370-x
Dolgykh L.Y., Stolyarchuk,I.L., Staraya L.A., Vasylenko I.V., Pyatnitsky Y.I. Catalytic properties of MnO, Fe2O3, and MnFe2O4 in the steam reforming of ethanol. Theor. Exp. Chem. 2014. 50(4): 245. https://doi.org/10.1007/s11237-014-9366-6
Iefremenko D.S., Telegeeva P.G., Yakovenko A.V., Vasilenko I.V., Telegeev G.D., Maluta S.S. Using CoFe2O4 nanoparticles for targeted delivery of methotrexate in osteosarcoma cells. Dopov. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2013. (6): 157.
Vasylenko I.V., Yakovenko A.V., Yefremenko D.S., Telegeeva P.G., Dybkov M.V., Telegeev G.D. Magnetic-luminescent nanocomposite CoFe2O4@SiO2@Gd2O3 : Eu2O3 : synthesis, characterization, and engulfment by macrophages. Dopov. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2016. (10): 88. https://doi.org/10.15407/dopovidi2016.10.088
Kolotilov S.V., Boltovets P.N., Snopok B.A., Pavlishchuk V.V. Nanosized magnetic composite for extraction of γ-immunoglobulins from biological media. Theor. Exp. Chem. 2006. 42(4): 211. https://doi.org/10.1007/s11237-006-0041-4
Lehmann J., Gaita-Ariño A., Coronado E., Loss D. Quantum computing with molecular spin systems. J. Mater. Chem. 2009. 19: 1672. https://doi.org/10.1039/B810634G
Sessoli R. Toward the quantum computer: magnetic molecules back in the race. ACS Cent. Sci. 2015. 1(9): 473. https://doi.org/10.1021/acscentsci.5b00384
Zheng Y.-Z., Evangelisti M., Tuna F., Winpenny R.E.P. Co-Ln mixed metal phosphonate grids and cages as molecular magnetic refrigerants. J. Am. Chem. Soc. 2012. 134(2): 1057. https://doi.org/10.1021/ja208367k
Sharples J.W., Collison D., McInnes E., Schnack J., Palacios E., Evangelisti M. Quantum signatures of a molecular nanomagnet in direct magnetocaloric measurements. Nat. Commun. 2014. 5: 5321. https://doi.org/10.1038/ncomms6321
