Synthese und magnetische Eigenschaften von Mischkristallen von paramagnetischen Übergangsme-tall-Thiocyanat-Koordinationspolymeren.

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Näther
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290067379

In den letzten Jahren hat das Interesse an der Entwicklung von Strategien für eine rationale Synthese von Koordinationsverbindungen mit bestimmten magnetischen Eigenschaften enorm zugenommen. Bei der überwiegenden Anzahl handelt es sich um homometallische Verbindungen, wobei zunehmend auch bimetallische Verbindungen synthetisiert werden, indem anionische Metallkomplexe mit anderen Metallkationen umgesetzt wurden. Die gezielte Synthese von Substitutionsmischkristallen, mit dem Ziel die magnetischen Eigenschaften von Koordinationsverbindungen weiter zu modifizieren, wurde bislang jedoch kaum verfolgt. Das hier beantragte Projekt soll sich genau diesem Problem widmen: Mischkristalle der Zusammensetzungen [M1xM21-x(NCS)2(L1)2]n und [M1xM21-x(NCS)2(L2)]n (M1, M2 = Mn(II), Fe(II), Co(II) und Ni(II); L1 = monodentater; L2 = verbrückender N-Donorligand) sollen dargestellt und hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, Homogenität und ihren magnetischen Eigenschaften untersucht werden. Erste Voruntersuchungen belegen, dass aus Lösung homogene Mischkristalle derartiger Verbindungen nicht dargestellt werden können. Daher wurde eine neue Strategie verfolgt, welche noch niemals zuvor für die Herstellung von Mischkristallen von Koordinationsverbindungen verwendet wurde. Diese Strategie beruht darauf Vorläuferverbindungen der Zusammensetzungen [M1xM21-x(NCS)2(L1)4]n und [M1xM21-x(NCS)2(L2)2]n darzustellen und durch thermischen Abbau in die entsprechenden Zielverbindungen zu überführen. Die Ergebnisse erster Untersuchungen belegen, dass mit dieser neuen synthetischen Methode Mischkristalle aus Co und Ni mit einer sehr geringen Phasenbreite erhalten werden und dass diese eine Zusammensetzung aufweisen, welcher genau der entspricht, die bei der Synthese vorgegeben wurde. Beim Erwärmen wandeln sich diese in Mischkristalle der Zielverbindungen um. Dass es bei der thermischen Behandlung zu keiner Entmischung kommt belegen Magnetmessungen, da ein magnetisches Verhalten beobachtet wird, welches die entsprechenden homometallischen Verbindungen sowie deren Gemenge überhaupt nicht aufweisen. So ist beispielsweise die Verbindung [Co(NCS)2(Pyridin)2]n durch einen ferromagnetischen Grundzustand charakterisiert, indem eine langsame Relaxation der Magnetisierung beobachtet wird, wohingegen die Verbindung [Ni(NCS)2(Pyridin)2]n einen antiferromagnetischen Grundzustand und einen metamagnetischen Phasenübergang aufweist. Werden nun beispielsweise Mischkristalle der Zusammensetzung [Co0.5Ni0.5(NCS)2(Pyridin)2]n untersucht, so zeigen diese, dass für die Nickelverbindung typische metamagnetische Verhalten, in der antiferromagnetischen Phase treten jedoch die, für die Cobaltverbindung typischen Relaxationen auf. Im Rahmen des beantragten Projektes soll untersucht werden, ob sich dieses Syntheseverfahren generell zur Darstellung von Mischkristallen dieser Verbindungsklasse eignet und welche Änderungen der magnetischen Eigenschaften damit verbunden sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen