Nanopartículas basadas en complejos de Fe (II) con transición de espínSíntesis, caracterización y aplicaciones en electrónica molecular

Résumé

Esta tesis doctoral está organizada en 5 capítulos y está destinada al estudio de sistemas de Fe (II) que presentan el fenómeno de la transición de espín a escala nanométrica. El capítulo 1 contiene una introducción general sobre materiales moleculares multifuncionales, destacando aquellos ejemplos más importantes. Por otro lado, se explicará el fenómeno de la transición de espín, tratando aspectos conceptuales, los antecedentes más importantes y la situación actual. En el capítulo 2 se describen los diferentes procesos existentes para la obtención de diferentes tipos de nanopartículas. Además, se presenta la síntesis y caracterización de nanopartículas del polímero de coordinación unidimensional [Fe(Htrz)2(trz)]BF4, obtenidas mediante el método de micelas inversas. Estas nanopartículas, con una estrecha distribución de tamaños centrada alrededor de los 11 nm, presentan una transición de espín muy abrupta, con un ancho ciclo de histéresis térmica de unos 40K. En el capítulo 3 se describe el proceso de modificación del tamaño de las nanopartículas descritas en el capítulo anterior, llevado a cabo variando la proporción de surfactante/H2O en el medio. Además, con el objetivo de modificar las propiedades magnéticas de las nanopartículas obtenidas en el capítulo 2, se lleva a cabo la síntesis de nanopartículas de polímeros de la misma familia del [Fe(Htrz)2(trz)]BF4. En concreto se sintetizaron 3 nuevos tipos de nanopartículas basadas en el polímero [Fe(Htrz)1-x(NH2trz)x](ClO4)2, siendo x = 0.05, 0.15 y 0.3, en cada caso. Estas nanopartículas siguen presentando una estrecha distribución de tamaños y una transición de espín muy abrupta y con un ancho ciclo de histéresis. Además, se observa que este ciclo se desplaza a temperaturas más próximas a la temperatura ambiente a medida que se aumenta el porcentaje de 4-amino-1, 2, 4-triazol en la muestra. Pero al mismo tiempo se produce una disminución de la anchura de este ciclo. Por último, en este capítulo se presenta la síntesis de otro nuevo tipo de nanopartículas, obtenidas a partir de otro polímero de la misma familia, el [Fe0.8Zn0.2(Htrz)3](BF4). Estas nanopartículas se sintetizaron con el objetivo de estudiar el efecto de la dilución del metal en la muestra. Como resultado se obtuvieron nanopartículas que también presentan una estrecha distribución de tamaños pero en este caso la transición de espín no es tan abrupta como en los casos anteriores. Aunque sigue presentando un ciclo de histéresis térmica bastante ancho y a temperaturas próximas a la temperatura ambiente. En el capítulo 4 se describirán las estrategias que se han seguido para mejorar la estabilidad y afinidad sobre diferentes sustratos de las nanopartículas sintetizadas en el capítulo 2. También se hablará de los intentos realizados parar depositarlas en superficies y embeberlas en diferentes matrices orgánicas e inorgánicas. En el capítulo 5 presentaremos la obtención de un interruptor molecular realizado poniendo en contacto nanopartículas individuales sintetizadas en el capítulo 2, con unos electrodos separados varios nanómetros. Este dispositivo exhibe switching y efecto memoria a temperaturas próximas a la temperatura ambiente como consecuencia de la biestabilidad intrínseca de las nanopartículas. Además demostraremos que el estado magnético de estas nanopartículas puede ser controlado eléctricamente, ya que la transición de espín en este nanodispositivo molecular puede ser inducida simplemente aplicando un voltaje, lo que puede ser de gran interés para la electrónica molecular.