Комплекс эрбия демонстрирует интересные магнитные свойства, которые могут быть использованы на практике.

Необычное несимметричное металлоорганическое соединение, представляющее собой сэндвичевый комплекс эрбия, лигандами в котором являются два различных по строению ароматических углеводорода, демонстрирует необычные магнитные свойства. Новый комплекс может стать прототипом для дальнейшей разработки мономолекулярных магнитов [single-molecule magnets (SMM)], интенсивная разработка которых ведется в последнее время.

Предполагается, что мономолекулярные магниты могут оказаться полезными в создании систем накопления и хранения информации высокой плотности, а также квантовых компьютеров.

Свойства обычных магнитов обуславливаются коллективным поведением спинов миллионов неспаренных электронов в магнитном материале. В отличие от таких магнитных материалов, мономолекулярные магниты демонстрируют индивидуальное магнитное поведение.

Исследователи полагают, что магнитное устройство, созданное из мономолекулярных магнитов, сможет хранить в тысячи раз больший объем информации, чем существующие устройства хранения информации.

Рис. 1. Комплекс эрбия демонстрирует уникальное
магнитное поведение для мономолекулярного магнита
с одним атомом металла. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc.,
DOI: 10.1021/ja200198v).

Большая часть мономолекулярных магнитов создана на основе кластерных соединений, например, Mn₁₂O₁₂, в настоящее время известен лишь десяток мономолекулярных магнитов, в составе которых присутствует лишь один атом металла. Исследователи из группы Сонга Гао (Song Gao) из Университета Пекина синтезировали мономолекулярный магнит нового типа – циклооктатриенпентаметилциклопентадиениридий и изучили его магнитные свойства.

Новый комплекс эрбия примечателен еще и тем, что является первым примером мономолекулярного магнита с одним атомом металла, лигандами в котором являются только углеводороды, ранее для получения мономолекулярных магнитов использовались лишь кислород- или азотсодержащие лиганды. В полученном комплексе цикл C8 расположен ближе к атому эрбия, чем цикл C5. В отличие от большинства других сендвичевых комплексов циклические лиганды в циклооктатриенпентаметилциклопентадиениридии ориентированы не параллельно относительно друг друга.

Гао обнаружил, что такое расположение циклических лигандов приводит к появлению у эрбия электронной конфигурации, способствующей появлению у комплекса магнитных свойств, ранее не проявлявшихся в мономолекулярных магнитных системах – новый комплекс характеризуется двумя (а не одним, как обычно) процессами термической магнитной релаксации, магнитные свойства комплекса проявляются в более высоком температурном интервале.

Ким Данбэр (Kim R. Dunbar), специалист по мономолекулярным магнитам из Сельскохозяйственного и политехнического университета Техаса отмечает, что ранее главными игроками на поле мономолекулярных магнитов были координационные соединения с кислородсодержащими, азотсодержащими или цианидными лигандами. Получение обладающего магнитными свойствами координационного соединения с полиароматическими лигандами открывает новые возможности для синтеза новых соединений нового класса.