As tecnologias futuras dependem de fenômenos que antes eram considerados domínio exclusivo da física teórica ou da química. Por exemplo, a abordagem para dispositivos com armazenamento de informações de alta densidade surgiu quando os químicos descobriram ímãs de molécula única – complexos incomuns de metais de transição e lantanídeos. Além disso, vários compostos de lantanídeos exibem propriedades de luminescência dependentes da temperatura.



Essas propriedades estão na base da criação de termômetros moleculares – dispositivos que permitem a medição remota de temperatura com alta sensibilidade e resolução. Esses termômetros de lantanídeos são muito promissores para aplicações futuras em biologia, medicina e criogenia.

Os químicos da Universidade RUDN obtiveram agora compostos estruturais de lantanídeos que exibem simultaneamente as propriedades de ímãs monomoleculares e termômetros de lantanídeos. O estudo foi publicado em RSC Advances .

“Compostos lantanídeos de diversas composições e estruturas são de interesse dos pesquisadores devido às suas propriedades magnéticas e luminescentes. Isso é impressionante não apenas do ponto de vista fundamental, mas também por suas aplicações tecnológicas promissoras.

"Nosso objetivo era criar compostos luminescentes com uma combinação das propriedades de termômetros de emissão e ímãs monomoleculares. Exemplos de tais compostos são muito raros, embora sejam de particular interesse devido à possibilidade de monitorar a temperatura de futuros dispositivos magnéticos monomoleculares no nível molecular", disse Alexey Bilyachenko, Ph.D., pesquisador líder do Instituto Conjunto de Pesquisa Química da Universidade RUDN.

Os químicos sintetizaram compostos à base de silsesquioxanos, uma matriz de organossilício que permite estruturas estruturais com íons lantanídeos de diversas naturezas. Esta característica essencial das estruturas permite obter um comportamento que combina as propriedades de diferentes centros de lantanídeos. Os primeiros três exemplos de tais estruturas metálicas mistas foram obtidos. Todos eles contêm quatro íons lantanídeos.

Um composto que combina íons disprósio e térbio (bem como um composto contendo uma combinação tripla - európio-térbio-ítrio) exibe propriedades paramagnéticas (interação com um campo magnético) e emissão (brilho característico desses lantanídeos).

O composto contendo íons európio e disprósio revelou-se o mais interessante. Ele exibe simultaneamente as propriedades de um ímã monomolecular e de um termômetro de lantanídeos. O composto é aplicável como termômetro de emissão em uma ampla faixa de temperatura de 20°C a 100°C e é caracterizado por alta sensibilidade térmica relativa (1,15% K ^-1 a 293 K). A preparação deste composto abre amplas possibilidades para o desenho molecular de complexos funcionais de lantanídeos.

"O complexo que obtivemos exibe propriedades multifuncionais incomuns - um ímã de molécula única e um termômetro de emissão com mecanismo de autocalibração. Mais pesquisas nesta área são muito promissoras para a criação de materiais de nova geração, "disse Alexey Bilyachenko, Ph. D., pesquisador líder do Joint Institute of Chemical Research da RUDN University.

Mais informações: Gautier Félix et al, Silsesquioxanos tetranucleares à base de lantanídeos:rumo a uma combinação de um relaxamento lento da magnetização e uma termometria luminescente, RSC Advances (2023). DOI:10.1039/D3RA04901A
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