Аналог известного красителя помог создать новые магнитно-активные соединения
Группа исследователей совершила значительный прорыв в создании инновационных магнитно-активных соединений, используя металлопорфирины — синтетические молекулы, чьи природные аналоги отвечают за фотосинтез в растениях и транспорт кислорода в крови живых организмов. Комбинируя металлопорфирины с органическими красителями, включая синтетический аналог индиго, учёные получили серию координационных комплексов с различными магнитными характеристиками. Это открытие открывает перспективы для разработки высокоэффективных, экологически чистых магнитов и магнитных переключателей в современной электронике.
Металлопорфирины представляют собой основу многих важнейших природных соединений, включая гемоглобин, хлорофилл и различные ферменты. Эти природные комплексы, содержащие органические азотистые соединения и металлы, находят широкое применение в создании катализаторов, оптических материалов, медицинских препаратов и солнечных элементов. Такая универсальность обусловлена возможностью точной настройки химических и физических свойств металлопорфиринов путем варьирования металлических компонентов и модификации органической части комплекса.
Инновационный подход исследователей заключался в использовании металлопорфиринов марганца с различными степенями окисления, что обеспечило разную электронную структуру металлов. В качестве связующего элемента между металлопорфиринами был выбран тиоиндиго — доступный синтетический краситель, структурно схожий с древним природным красителем индиго. Магнитно-активная молекула тиоиндиго в марганцевых комплексах содержала один неспаренный электрон, что существенно влияло на магнитные свойства конечного соединения.
Экспериментальные исследования при сверхнизких температурах показали удивительные результаты: внешне похожие комплексы марганца демонстрировали кардинально различное поведение в зависимости от угла расположения молекулы тиоиндиго относительно порфиринов. При угле около 35° наблюдалось классическое явление антипараллельного выстраивания неспаренных электронов, тогда как при 90° электроны выстраивались однонаправленно, усиливая магнитный отклик соединения.
Особенно перспективным представляется создание полимерных цепочек из полученных молекул, что может привести к появлению магнитных материалов с характеристиками, превосходящими современные металлические аналоги. Это открывает путь к созданию более доступных и экологичных магнитов, не требующих использования редких и дорогостоящих металлов, таких как самарий и неодим.
В ходе исследований также были созданы комплексы на основе порфиринов с железом и индием. Железосодержащий комплекс продемонстрировал магнитную активность, сравнимую с марганцевыми соединениями, что расширяет возможности его применения в разработке температурных датчиков и переключателей.
Данное исследование открывает новые горизонты в создании «конструктора» из металлопорфиринов и органических молекул. Благодаря интенсивной окраске молекул порфирина и красителя, появляется возможность разработки фотоактивных датчиков и переключателей, свойствами которых можно управлять с помощью света.
Источник:www.kommersant.ru