Les chimistes de RUDN University ont créé un cristal plat inhabituel avec des propriétés magnétiques

Les polymères de coordination sont des composés de coordination cristallins hybrides avec une structure de fragments répétés à l’infini (éléments structuraux). L’élément structurel comprend des centres métalliques et des «ponts» organiques. Les polymères de coordination sont utilisés pour la catalyse, la séparation de mélanges gazeux, la création de capteurs et le stockage de molécules " invités «. Certains polymères de coordination s’avèrent être des aimants moléculaires avec une structure en chaîne linéaire des objets prometteurs pour créer des dispositifs de stockage d’informations de grande capacité. Les chimistes de RUDN University, étudiant les particularités de la synthèse des polymères de coordination, ont créé un nouveau composé contenant du métal avec une architecture inhabituelle, qui s’est avéré être un aimant moléculaire («verre de spin»).

«La création d’architectures moléculaires à base d’ions de métaux de transition utilisant des ligands organiques et inorganiques attire l’attention des chercheurs en raison de leurs applications potentielles en électronique, stockage de données, catalyse, création de capteurs et d’objets aux propriétés luminescentes», Docteur en chimie Alexey Bilyachenko, chercheur principal de l’Institut commun de recherche chimique RUDN University.

Les chimistes de RUDN University ont étudié un protocole traditionnel pour la création de polymères de coordination, en utilisant un composé organique avec des centres de coordination comme ligaments. Mais des composés organo-inorganiques inhabituels (metallo silsesquioxanes) ont été utilisés comme centre contenant du métal. Les chercheurs ont utilisé du phényl silsesquioxane, qui contient des ions nickel et sodium. À la dernière étape, les chimistes ont ajouté de la pyridine au mélange réactionnel, un liquide organique incolore doté de capacités de coordination. En conséquence, un produit cristallin jaune a été isolé, dont la structure moléculaire a été établie en utilisant des études de diffraction des rayons X de monocristaux.

La substance que les chimistes de RUDN University ont reçue s’est avérée être d’une architecture inhabituelle. Le complexe a une structure plate ressemblant à un carré. Au centre du carré se trouve le cation sodium, l’anion chlorure, qui égalise l’équilibre des charges dans le complexe, est situé au-dessus du plan du carré. Quatre ions nickel, formant une structure carrée, sont coordonnés par des ligands pyridine et sont en outre liés par des ponts carbonates. L’apparition d’unités structurales carbonates (non utilisées comme réactifs dans la synthèse) est l’observation la plus intéressante dans cette réaction. Les chimistes ont suggéré que les ponts carbonatés inhabituels sont apparus en raison de la capture spontanée de dioxyde de carbone de l’atmosphère pendant la réaction. Les fragments de carbonate résultants sont essentiels à la formation du complexe, formant les «côtés» du carré. Dans ce cas, les carbonates non seulement lient les ions nickel angulaires, mais coordonnent également l’ion sodium central. Les chimistes ont étudié les propriétés magnétiques des cristaux à l’aide d’un magnétomètre SQUID MPMS-XL. Il s’est avéré que le nouveau cristal est un aimant moléculaire présentant les propriétés d’un verre de spin.

«À notre grande surprise, la réaction réalisée provoque une profonde restructuration avec la formation d’une structure à quatre centres de nickel reliés par des ponts carbonatés. La formation d’un tel composé ne peut s’expliquer par la logique formelle de la synthèse. De toute évidence, des carbonates se sont formés à la suite de la réaction des ions sodium avec le CO₂ atmosphérique. La réaction subséquente du bicarbonate de sodium avec les ions nickel a abouti à l’architecture moléculaire finale. La disposition des ions nickel magnétoactifs dans la structure d’un carré plat assure le comportement magnétique inhabituel du complexe résultant», Docteur en chimie Aleksey Bilyachenko, Institut de recherche scientifique de recherche chimique, RUDN University.

Résultats publiés dans le Journal of Organometallic Chemistry.