Le tecnologie future si basano su fenomeni che in precedenza erano considerati dominio esclusivo della fisica teorica o della chimica. Ad esempio, l’approccio ai dispositivi con memorizzazione di informazioni ad alta densità è nato quando i chimici hanno scoperto i magneti a molecola singola, complessi insoliti di metalli di transizione e lantanidi. Inoltre, diversi composti lantanidi mostrano proprietà di luminescenza dipendenti dalla temperatura.
Queste proprietà sono alla base della creazione di termometri molecolari, dispositivi che consentono la misurazione remota della temperatura con elevata sensibilità e risoluzione. Questi termometri ai lantanidi sono molto promettenti per future applicazioni in biologia, medicina e criogenia.
I chimici dell'Università RUDN hanno ora ottenuto composti strutturali di lantanidi che mostrano contemporaneamente le proprietà dei magneti monomolecolari e dei termometri ai lantanidi. Lo studio è pubblicato su RSC Advances .
"I composti lantanidi di varie composizioni e strutture interessano i ricercatori per le loro proprietà magnetiche e luminescenti. Ciò è impressionante non solo da un punto di vista fondamentale ma anche per le sue promettenti applicazioni tecnologiche.
"Il nostro obiettivo era quello di creare composti luminescenti che combinassero le proprietà dei termometri ad emissione e dei magneti monomolecolari. Esempi di tali composti sono molto rari, mentre sono di particolare interesse per la possibilità di monitorare la temperatura dei futuri dispositivi magnetici monomolecolari al livello molecolare", ha affermato Alexey Bilyachenko, Ph.D., ricercatore leader presso l'Istituto congiunto di ricerca chimica dell'Università RUDN.
I chimici hanno sintetizzato composti a base di silsesquiossani, una matrice di organosilicio che consente strutture strutturali con ioni lantanidi di varia natura. Questa caratteristica essenziale delle strutture consente di ottenere un comportamento che combina le proprietà di diversi centri lantanidici. Sono stati ottenuti i primi tre esempi di tali telai in metallo misto. Contengono tutti quattro ioni lantanidi.
Un composto che combina ioni disprosio e terbio (così come un composto contenente una tripla combinazione:europio-terbio-ittrio) mostra sia proprietà paramagnetiche (interazione con un campo magnetico) che emissione (bagliore caratteristico di questi lantanidi).
Il composto contenente ioni europio e disprosio si è rivelato il più interessante. Presenta contemporaneamente le proprietà di un magnete monomolecolare e di un termometro ai lantanidi. Il composto è applicabile come termometro a emissione in un ampio intervallo di temperature da 20 ℃ a 100 ℃ ed è caratterizzato da un'elevata sensibilità termica relativa (1,15% K -1 a 293 K). La preparazione di questo composto apre ampie possibilità per la progettazione molecolare di complessi funzionali di lantanidi.
"Il complesso che abbiamo ottenuto mostra proprietà insolite e multifunzionali:un magnete a molecola singola e un termometro a emissione con un meccanismo di autocalibrazione. Ulteriori ricerche in questo settore sono molto promettenti per la creazione di materiali di nuova generazione", ha affermato Alexey Bilyachenko, Ph. D., ricercatore leader presso l'Istituto congiunto di ricerca chimica dell'Università RUDN.
Ulteriori informazioni: Gautier Félix et al, Silsesquioxanes a base di lantanidi tetranucleari:verso una combinazione di un lento rilassamento della magnetizzazione e una termometria luminescente, RSC Advances (2023). DOI:10.1039/D3RA04901A
Informazioni sul giornale: Progressi della RSC
Fornito dall'Università RUDN
