Динамические характеристики и валентные состояния ионов железа в функциональных металлоорганических соединениях

• Автор: Хенкин, Лев Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ГЛАВА I ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
§ 1 Спин-кроссоверные соединения
1.1 Явление спинового кроссовера
1.2 Кривые температурного спинового кроссовера
1.3 Влияние структуры комплекса на формирование поля лиганда
1.4 Исследования хелатных соединений с лигандами на основе бензимидазола и ферроина
§2 Взаимодействие комплексов металлов с полимерными гидрогелями
2.1 Полимерные гидрогели и механизмы коллапса гелей
2.2 Поведение гидрогелей при образовании комплекса металл-полимер
2.3 Роль гидрофобности в формировании структуры комплекса
§3 Исследование динамических характеристик комплексов железа методом мессбауэровской спектроскопии
3.1 Эффект Мессбауэра в исследовании динамических свойств решетки
3.2 Динамические свойства молекулярных кристаллов
3.3 Исследование замороженных водных растворов методом мессбауэровской спектроскопии
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ГЛАВА II ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
§ 1 Синтез соединений железа с лигандами на основе пиридил-бензимидазола
§2 Комплексы соединений железа с гелем полиметакриловой кислоты
§3 Мессбауэровская спектроскопия
§4 Магнитные измерения
§5 Сканирующая микроскопия
ГЛАВА III ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО СПИНОВОГО КРОССОВЕРА КОМПЛЕКСОВ ЖЕЛЕЗА С ЛИГАНДАМИ НА ОСНОВЕ ПИРИДИЛ-БЕНЗИМИДАЗОЛА
ГЛАВА IV ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОМПЛЕКСОВ ЖЕЛЕЗА С ПОЛИМЕРНЫМИ ГИДРОГЕЛЯМИ

§1 Влияние валентности ионов железа на инкубацию геля ГТМАК
§2 Исследование динамических характеристик гидрогелей ПМАК в водных растворах хлорида железа и ферроина
§3 Лиофильная сушка
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Металлоорганические соединения представляют собой широкий класс материалов, значимых как с научной, так и с практической точки зрения.
Особенным классом металлоорганических соединений являются материалы, в которых под воздействием внешних факторов (температура, давление, световое излучение, магнитное поле) происходит изменение спинового состояния ионов металла. Такой переход был назван спиновым кроссовером. При изменении спинового состояния центральных ионов комплекса изменяются физические свойства всего соединения (магнитные, оптические, химические), что обеспечивает широкую область возможных применений спин-кроссоверных материалов в качестве сенсоров давлений и температур, оптических элементов дисплеев, магнитных ячеек хранения информации.
Комплексы металлов, встроенные в матрицу полимерных гелей, также в последнее время вызывают значительный интерес, поскольку при взаимодействии металлов с полимерными гелями могут образовываться органо-металлические гибриды с необычными свойствами. Такие системы находят широкое применение в медицине, катализе, используются в нелинейной оптике, фотохромных и фоторефрактивных системах, очистке воды, при создании нанофункциональных материалов и в других областях.
Цель работы
Для системы спин-кроссоверных соединений железа с лигандами на основе пиридил-бензимидазола была поставлена задача определить влияние модификации лиганда (присоединения к нему алкильного радикала, варьирование длины алкильной цепочки радикала) на особенности температурного спинового перехода. Целью работы явилось также исследование влияния типа аниона на валентное и спиновое состояние комплексов.
Во второй изучаемой системе гели полиметакриловой кислоты (Е1МАК) инкубировались в водных растворах ферроина и хлоридов железа.
Бе(57 Дальтон). Последнее соответствует ситуации, когда атомы железа колеблются как моноатомные частицы в твердом теле.
Для низкотемпературной области теория [80] дает следующие уравнения:
где А - площадь под резонансной кривой (ІпАссІпГ = ехр(-к2<и2>) для
колебаний атома металла, кв-константа Больцмана, с - скорость света, Еу-энергия падающего излучения.
Вследствие введения эффективной вибрационной массы Мел-, соответствующая температура Дебая 0О также изменяется и должна быть заменена на так называемую мессбауэровскую характеристическую температуру решетки 0М. Уравнение (17) показывает, что эффективная колебательная масса Ме<г может быть вычислена из наклона кривой линейного соотношения между 5 и Т:
При таком подходе динамика молекулярного кристалла описывается в параметрах ґ, Мец и 0М [86]. Эти результаты подтверждают пригодность модели отдельных внешних колебаний и позволяют измерять молекулярную твердость.
Первыми металлоорганическими соединениями, динамические свойства которых изучены с помощью Мессбауэровской спектроскопии, были соединения ферроцена [87-88]. Ферроцен, Бе^НзД, и его производные - это соединения с атомами железа, заключенные между двумя С5Н5 кольцами («слоистые» структуры). Их мессбауэровские спектры относительно просты,
(16)
(17),
оптически «тонких» поглотителей), <и2> - это средний квадрат амплитуды
(18)