Estudio de imanes moleculares de Co(ii)desde sistemas aislados hasta sistemas organizados y multifuncionales

Abstract

Dentro de la disciplina conocida como Magnetismo Molecular, y a raíz del descubrimiento del Mn12 en 1993, ha surgido un gran interés por las moléculas que presentan una lenta relajación de la magnetización por debajo de una temperatura de bloqueo. A estas moléculas se les conoce como Imanes Unimoleculares (Single Molecule Magnets, SMMs). En la última década, la utilización de compuestos con un único centro metálico paramagnético (Single Ion Magnets, SIMs) se ha postulado como una de las nuevas estrategias utilizadas para la obtención de compuestos que presentan lenta relajación de la magnetización con barreras efectivas más elevadas. Además, desde un punto de vista experimental y teórico, los SIMs constituyen el modelo más simple para el estudio y comprensión de los fenómenos de lenta relajación de la magnetización y túnel cuántico. Debido a todas estas razones, en esta Tesis Doctoral hemos focalizado nuestro interés en el estudio y la comprensión de, principalmente, compuestos mononucleares de CoII que presentan un comportamiento de molécula imán, aprovechando la inherente anisotropía magnética del ion CoII de espín alto (S = 3/2) y reforzándola con la utilización de ligandos que conduzcan a simetrías altamente distorsionadas. Así pues, estas geometrías podrán conducirnos a compuestos con grandes valores de la anisotropía magnética axial. Los resultados obtenidos en este trabajo se han agrupado en cinco capítulos: (i) Un primer capítulo que se centra en el estudio magneto-estructural de compuestos mononucleares de CoII en una simetría octaédrica. Estos compuestos nos permitirán analizar cómo afectan los cambios electrónicos y estructurales a los parámetros que determinan la anisotropía magnética e, indirectamente, al comportamiento de molécula imán. (ii) Un segundo capítulo que se centra en el análisis de compuestos de CoII con un índice de coordinación más bajo, donde el efecto del campo de los ligandos es menor y puede ser determinante en la modulación de la anisotropía magnética axial. De ese modo completamos el estudio magneto-estructural desarrollado en el primer capítulo. (iii) Un tercer capítulo donde se desarrolla una nueva estrategia de síntesis de materiales que pueden actuar como sensores químicos o “interruptores” magnéticos. En este capítulo se presenta una pareja de complejos de coordinación de CoII capaces de exhibir y modificar los efectos de lenta relajación de la magnetización al modularse su entorno de coordinación. (iv) Un cuarto capítulo en el que, utilizando los conocimientos obtenidos en el estudio de los complejos mononucleares, se han diseñado y estudiado compuestos dinucleares de CoII débilmente conectados electrónicamente. Estos compuestos se encuentran unidos mediante un ligando puente de tipo carboxilato, manteniendo su comportamiento de SIM, y pudiendo comportarse como 2-qubits QG. (v) Un quinto y último capítulo en el que se ha preparado y caracterizado una nueva familia de compuestos en la que se han conjugado dos propiedades; la alta porosidad y el comportamiento de SIM, dando lugar a una nueva familia de SIM-MOFs donde el comportamiento de SIM está modulado por la naturaleza del huésped alojado en sus poros.