Magnetic and spectroscopic studies of iron and manganese complexes: from molecular materials to catalysis

Pruisisch blauw (PB, oftewel Fe4[Fe(CN)6]3.14H2O) is ontdekt in de 18e eeuw en werd gebruikt als pigment. Sinds kort is er nieuwe belangstelling voor de chemie van cyanocomplexen zoals PB en PB-analogen (PBA’s). De fysische en chemische eigenschappen (dimensionaliteit, kleur, magnetisme, elektronen-overdracht) zijn toepasbaar op een breed gebied van materiaalgebruik, zoals magneto-optische toepassingen of als materiaal voor de opslag van gas. Héloïse Tchouka onderzocht hoe men de eigenschappen van PBA’s voor dergelijke toepassingen kan verbeteren. Eén van de belangrijkste uitdagingen op het gebied van magnetische data opslag is de synthese van PBA’s met een Curie-temperatuur dichtbij kamertemperatuur. De eigenschappen van deze PBA’s kunnen gestuurd worden door parameters zoals defecten in hun structuur, het alkali metaal of het overgangsmetaal dat gebruikt wordt tijdens de synthese. Perfecte controle van deze parameters is echter nog niet bewerkstelligd. De meeste van de gerapporteerde PBA’s zijn gemaakt door reactie van een mononucleair hexacyano complex anion ([M(CN)6]n-) met een overgangsmetaal kation (M’p+). In dit proefschrift wordt aangetoond dat de eigenschappen van de complexen gestuurd kunnen worden door een van de cyanoliganden te vervangen door een imidazol. Het imidazol complex ([FeIII(CN)5im]2-) is gemaakt vanuit het ethyleen diamine complex ([FeII(CN)5im]3-), een reactie die een nieuw licht werpt op het verbreken van een koolstof-koolstof binding, hetgeen relevant zou kunnen zijn voor katalyse. Het gebruik van [FeIII(CN)5im]2-als bouwsteen heeft geleid tot een nieuwe serie van PBA’s van het type M[Fe(CN)5im].xSolvent (M is Mn2+, Co2+of Zn2+). In kristallijne toestand vormen deze complexen twee of drie dimensionale netwerken, en de aanwezigheid van het imidazol ligand verbetert het magnetisch gedrag van het systeem door de Curie-temperatuur te verhogen.