Diseño de matrices ordenadas de imanes moleculares basados en porfirinas

Resumen

Dentro de la disciplina conocida como Magnetismo Molecular, y a raíz del descubrimiento del compuesto conocido como 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 MnIII que presentan un comportamiento de molécula imán, aprovechando la inherente anisotropía magnética del ion MnIII de espín alto (S = 2) y reforzándola con la utilización de ligandos que conduzcan a simetrías 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 MnIII penta- y hexacoordinados. 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 MnIII octaédricos, donde la anisotropía magnética axial del ion metálico se ve modificada por el ligando axial. De ese modo completamos el estudio magneto-estructural desarrollado en el primer capítulo. (iii) Un tercer capítulo donde se desarrolla una nueva estrategia para el diseño de matrices organizadas de SIMs con estructura 1D. Los ligandos puente utilizados, de diferente longitud, conectan entre sí los SIMs de MnIII permitiendo estudiar el efecto de la separación de los iones centros metálicos sobre el comportamiento SIM. (iv) Un cuarto capítulo en el que, utilizando los conocimientos obtenidos en el estudio de los complejos mononucleares, se han diseñado y estudiado redes 3D de MnIII con iones lantánidos. Estos iones metálicos se encuentran unidos en una misma entidad mediante un ligando puente de tipo carboxilato, manifestando su comportamiento de molécula imán. (v) Un quinto y último capítulo en el cual se ha preparado y caracterizado un compuesto con estructura tridimesional a partir de un proceso post-sintético. Éste compuesto es un SIM-MOF 3D donde el comportamiento del SIM insertado en los poros del MOF magnético se ve afectado por la presencia de dicho MOF.