Лаборатория многоспиновых координационных соединений

Нитроксильные радикалы нашли многочисленные применения в качестве функциональных материалов. Они стали перспективными объектами для органической спинтроники, разработки устройств памяти, спиновых датчиков, спиновых фильтров, газового разделения малых парамагнитных молекул и активно используются при создании управляемых магнитом микро- и нанороботов и контрастных средств. Нитроксилы способны вступать во взаимодействие с переходными металлами, что служит эффективным способом получения соединений, содержащих гетероспиновые обменные кластеры. Включение в данный кластер ян-теллеровского иона металла, такого, например, как ион Cu(2+), позволяет целенаправленно получать специфические обменные кластеры, синглет–триплетная конверсия внутри которых сопровождается значительным изменением расстояний между парамагнитными центрами. Важно отметить, что переключение спиновых состояний может быть вызвано внешним воздействием - изменением температуры и/или давления, облучением образца. Именно это служит фундаментальной основой для использования гетероспиновых комплексов в качестве сенсоров на внешнее воздействие. Изменение спинового состояния внутри обсуждаемых гетероспиновых кластеров служит источником движения парамагнитных центров на микроуровне, которое часто трансформируется в значительные структурные перестройки всего кристалла на макроуровне. Недавно мы обнаружили, что к подобным фазовым превращениям особенно подвержены комплексы ян-теллеровского иона Cu(2+) с ациклическими нитроксилами, представляющими собой особую группу органических парамагнетиков. Данные соединения, насыщенные подвижными органическими фрагментами на микроуровне, приобретают повышенную эластичность на макроуровне. Вследствие этого фазовые переходы в твёрдой фазе гетероспиновых комплексов зачастую протекают, как превращение “монокристалл–монокристалл” (Single Crystal to Single Crystal, SC-SC). Это позволяет детально изучать структурную динамику внутрикристаллических перестроек, инициируемых внешним воздействием, с которыми сопряжены спиновые переходы, и разработать методы управляемого воздействия на них. Поскольку процессы структурной реорганизации “монокристалл–монокристалл” сопровождаются контрастной сменой цвета образца в видимой области, данные многоспиновые соединения будут предложены в качестве оптических индикаторов на внешнее воздействие. Недавно нам удалось показать, что различный способ внешнего воздействия на гетероспиновый кристалл может индуцировать различный характер его структурной реорганизации. По этой причине важной составной частью проекта станет сопоставление особенностей структурной динамики гетероспиновых комплексов как при изменении температуры, так и при изменении внешнего давления. В ходе этих исследований будут созданы образцы референсных соединений для проведения магнетохимических исследований при малых гидростатических давлениях, которые в настоящее время представляют недоступную для проведения магнетохимических измерений область. Особое внимание будет уделено детальному изучению структурно-магнитных корреляций, описанию и объяснению магнитных аномалий, возникающих в ранее не изучавшихся многоцентровых обменных гетероспиновых кластерах, в которых одновременно происходит разнонаправленное измерение расстояний между парамагнитными центрами при изменении внешнего стимула: вдоль одного из направлений оно увеличивается, тогда как вдоль другого уменьшается. Заявляемый круг исследований оригинален и пока не имеет аналогов.