Molecular nanomagnets based on ytterbium(III) ions with trigonal planar coordination: design, synthesis and magneto-structural characterization

Four, homoleptic SMMs based on Yb(III) ion are presented within this work: Yb(BHT)3 (BHT- = 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenolate), Yb(btmsm)3 (btmsm- = bis(trimethylsilyl)methanide), Yb(HMDS)3 (HMDS- = bis(trimethylsilyl)amide) and Yb(Cp2Re)3 (Cp = cyclopentadienyl anion). They were all synthesized in an inert atmosphere due to their sensitivity and obtained in the form of crystals. Through structural research has been employed which determined structure of the obtained products. All complexes have three ligands with c.n. = 3 and trigonal planar coordination, slightly distorted towards trigonal pyramid. Each complex has different atoms in the first coordination sphere which causes drastic differences in colour and shift of bands in UV-Vis spectra. Both DC (direct current) and AC (alternating current) magnetic measurements were performed. All complexes exhibit slow magnetic relaxation. Yb(BHT)3, Yb(btmsm)3 and Yb(HMDS)3 have similar magnetic properties where slow relaxation is mainly controlled by the Raman process. Yb(Cp2Re)3 is one of the first SMMs where lanthanide ion is solely coordinated by transition metal. In this case it influenced negatively magnetic properties which are much worse than in the three other complexes.

W tej pracy zostały przedstawione cztery homoleptyczne nanomagnesy molekularne oparte na Yb(III): Yb(BHT)3, Yb(btmsm)3, Yb(HMDS)3 i Yb(Cp2Re)3. Ich synteza została wykonana w atmosferze argonu z powodu ich dużej wrażliwości na tlen i wilgoć. Dogłębna analiza strukturalna pozwoliła na wyznaczenie struktur krystalicznych otrzymanych związków. Geometria wszystkich kompleksów jest podobna a liczba koordynacyjna jonu centralnego wynosi 3 przybierając kształt płaskiego trójkąta. Geometria ta jest zniekształcona w kierunku piramidy trygonalnej. Każdy z otrzymanych kompleksów ma inne atomy w swojej pierwszej strefie koordynacyjnej, co prowadzi do diametralnie różnego koloru związków oraz przesunięć pasm na widmach UV-Vis. Zostały wykonane pomiary magnetyczne DC (direct current) jak i AC (alternating current). Wszystkie otrzymane kompleksy wykazują powolną relaksację magnetyczną. Właściwości Yb(BHT)3, Yb(btmsm)3 i Yb(HMDS)3 są zbliżone, a relaksacja jest w głównej mierze kontrolowana przez proces Ramana. Yb(Cp2Re)3 jest jednym z pierwszych nanomagnesów kwantowych, w których jon lantanowca jest bezpośrednio skoordynowany przez jon metalu przejściowego. Jednakże jego właściwości magnetyczne są zdecydowanie gorsze niż reszty otrzymanych kompleksów.