Nitridcluster Fulleren Spinshuttles: Die Rolle der Clusterzusammensetzung auf das Verhalten als Einzelmolekülmagnet

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd Büchner, seit 11/2013; Professor Dr. Lothar Dunsch, bis 11/2013 (†)
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237010132

Die Suche nach dem besten Einzelmagnetmolekül soll auf die neue Verbindungsklasse der Nitridclusterfullerene R3N@C80 mit Seltenerdionen (R) ausgeweitet werden, wofür folgende Argumente sprechen: Die Fullerenkäfige enthalten drei dreifach geladene Seltenerdionen und ein Nitridion N3-, die einen Spinshuttle-System bilden, bei dem der Spin des endohedralen Clusters einem diamagnetischen Kohlenstoffkäfig geschützt wird. Die Trimetallnitridclusterfullerene sind thermisch und unter Bestrahlung sehr stabil und können daher sublimiert und auf Oberflächen kondensiert werden und lassen sich zudem mit Röntgenstrahlen untersuchen. Nachdem kürzlich ein Durchbruch [Westerström et al. (2012)] gelang, als für DySc2N@C80 Moleküle extreme hohe Spinrelaxationszeiten gemessen wurden, wird nun folgendes vorgeschlagen: Am IFW Dresden (D) werden ausgewählte Nitridclusterfullerene synthetisiert und in hoher Reinheit isoliert, die dann in den Gruppen am Paul-Scherrer-Institut (PSI) und der Universität Zürich UZH (CH) mit der Röntgenmagnetcirculardichroismus-Methode und der Magnetometrie auf ihre besonderen magnetischen Eigenschaften untersucht werden, wobei insbesondere die Orientierung der magnetischen Momente und ihre Relaxation im Vordergrund stehen. Auf der Grundlage der dabei gewonnenen Erkenntnisse zum Zusammenhang zwischen chemischer Zusammensetzung und magnetischem Verhalten (CH) werden am IFW (D) weitere ausgewählte neuartige Fullerenstrukturen aus der großen Familie der Nitridclusterfullerene synthetisiert. Für das Spezialgebiet der Einzelmolekülmagnete wird ein beträchtlicher Erkenntnisgewinn durch die experimentelle Erforschung einer neuen Klasse von molekularen Magneten erwartet, die einzigartige Eigenschaften aufgrund der relativ einfachen Variation der Strukturparameter zulässt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Beteiligte Person: Dr. Alexey A. Popov