Químicos de Nizhni Nóvgorod, sintetizan compuestos organometálicos de tierras raras estables al aire y a la humedad
Nizhni Nóvgorod, Nizhni Nóvgorod, Rusia, Europa.- Un equipo de investigación ha sintetizado compuestos organometálicos de tierras raras: itrio, terbio, disprosio, holmio y erbio. Estos compuestos se mantienen estables al aire y a la humedad, así como al calentarse.
Además, los complejos de terbio, disprosio y erbio exhiben propiedades de imán molecular en un campo magnético aplicado. Los imanes moleculares son de interés porque podrían sentar las bases para nuevos medios de almacenamiento con capacidades de memoria actualmente inalcanzables. Los resultados del estudio, financiado con una beca de la Fundación Rusa para la Ciencia (RSF), se publicaron en la revista Inorganic Chemistry Frontiers.
Los medios de almacenamiento y los dispositivos de memoria modernos casi han alcanzado el límite de su miniaturización, por lo que almacenar grandes cantidades de datos de forma compacta requiere tecnologías y materiales fundamentalmente nuevos. En particular, los imanes monomoleculares, en los que una sola molécula actúa como portadora de información, se consideran prometedores. Esto permite registrar, almacenar y procesar datos con una densidad y velocidad inalcanzables con otras tecnologías. Sin embargo, los imanes moleculares aún no se utilizan en la práctica debido a su baja estabilidad: la mayoría conserva su estructura y propiedades solo a temperaturas extremadamente bajas y se destruyen por la exposición al aire y la humedad.
Investigadores del Instituto de Compuestos Organoelementales A.N. Nesmeyanov de la Academia Rusa de Ciencias (Moscú) y del Instituto de Química Organometálica G.A. Razuvaev de la Academia Rusa de Ciencias (Nizhni Nóvgorod) y sus colegas han sintetizado complejos organometálicos estables de tierras raras, algunos de los cuales han demostrado las propiedades de los imanes moleculares en un campo magnético aplicado.
Los nuevos compuestos presentan una estructura tipo sándwich: un ion metálico (itrio o los lantánidos terbio, disprosio, holmio y erbio) se intercala entre dos ligandos planos paralelos (fragmentos de moléculas orgánicas). Experimentos han demostrado que los compuestos resultantes son estables al aire y a la humedad. Además, resisten la sublimación al vacío (transición al estado gaseoso). Gracias a estas propiedades, los complejos sintetizados pueden utilizarse para producir nuevos materiales funcionales, compuestos y películas.
Un estudio de las propiedades magnéticas de los complejos obtenidos reveló que los requisitos geométricos formales, como una estructura axial con ligandos paralelos en la esfera de coordinación de los iones metálicos, son insuficientes para lograr las propiedades de verdaderos imanes moleculares. Los complejos de terbio, disprosio y erbio exhiben estas propiedades solo en un campo magnético aplicado. Los resultados obtenidos contribuyen significativamente a nuestra comprensión de cómo la naturaleza de los ligandos y la estructura electrónica de dichas moléculas influyen en su magnetismo, lo cual es importante para el diseño de imanes moleculares eficaces.
«En el futuro, planeamos ampliar la gama de compuestos organometálicos de lantánidos de esta clase e investigar los factores que influyen en sus propiedades magnéticas y estabilidad. También es importante destacar que, al pasar de la investigación fundamental a la aplicación práctica, es fundamental considerar la estabilidad antioxidante, hidrolítica y térmica de los materiales en desarrollo», explica Dmitry Lyubov, doctor en Química, investigador principal y subdirector del Laboratorio de Catálisis de Complejos Metálicos del Instituto de Química Química de la Academia Rusa de Ciencias (IMC RAS), participante en el proyecto financiado con una beca de RSF.
En el estudio participaron investigadores del Instituto de Química Física y Electroquímica A.N. Frumkin de la Academia Rusa de Ciencias, el Instituto de Química General e Inorgánica N.S. Kurnakov de la Academia Rusa de Ciencias (Moscú), la Universidad de Montpellier (Francia) y la Universidad de Maastricht (Países Bajos).
