Проекты

Синтез и строение координационных соединений никеля(II) c атомами диспрозия(III) и анионами замещенных малоновых кислот

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Прикладная химия. Материаловедение»

Направление работы: Химия координационных соединений
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1580
Предметы: Физика, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

Координационные соединения, содержащие в своем составе магнитоактивные ионы переходных металлов, вызывают обширный интерес, поскольку в таких соединениях может наблюдаться магнитное упорядочение при наложении внешнего магнитного поля и медленная релаксация намагниченности. Соединения, обладающие такими свойствами, называются «молекулами-магнитами», или «молекулярными магнетиками» (в англоязычной литературе single-molecule magnets, SMM). Молекулярные магнетики потенциально могут быть использованы для устройств хранения информации высокой плотности и создания квантового компьютера.

Цель

Синтез, изучение строения и магнитных свойств координационных соединений никеля(II) c атомами лантанидов и анионами замещенных малоновых кислот.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Оборудование:

  • Лабораторная посуда
  • ИК-спектрометр
  • Дифрактометр РСА
  • Дифрактометр РФА
  • Магнитометр

Реактивы

Описание

Непосредственно автором были выполнены все процедуры, связанные с синтезом новых соединений, выращиванием их монокристаллов, выделением и очисткой кристаллов. В результате была получена серия гетерометаллических координационных соединений в кристаллическом виде, что позволило определить их структуру методом рентгеноструктурного анализа. Кроме того, автором для приблизительной оценки состава веществ был использован метод ИК-спектроскопии. Все соединения были чистые, что было установлено методом рентгенофазового анализа. Было проведено исследование их магнитных свойств с помощью магнитометра в статическом (DC) и динамическом (AC) режимах.

Результаты работы/выводы

Впервые синтезирована серия новых гетерометаллических координационных соединений никеля(II) с ионами лантанидов и анионами циклопропан-1,1-дикарбоновой кислоты (CPDC). Два из полученных соединений представляют собой комплексные соли, состоящие из комплексных катионов [Dy(H2O)8]3+ и анионов [Ni(CPDC)2]2-, также соединения включают в себя катион тетрабутиламмония. Анионы кислоты образуют с атомом никеля два хелатных шестичленных цикла; такой фрагмент называется бисхелатным и является типичным структурным фрагментом для малонатных соединений. Кроме того, получено одно соединение, где в качестве катиона выступает триэтиламин. По результатам магнитных измерений данное соединение является представителем класса молекулярных магнетиков с барьером перемагничивания 35 К.

Перспективы использования результатов работы

Планируется получение и проведение магнитных исследований родственных соединений с ионами Ho и Tb. Также планируется изучение «магнитного разбавления» на примере гетерометаллической координационной системы, состоящей из ионов Zn с ионами элементов 4f-подгруппы. Результаты работы будут использованы для нахождения соединений из класса молекулярных магнетиков, которые будут иметь практическое применение.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Институт общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова Российской академии наук.

Награды/достижения

  1. XVII конференция научно-исследовательских и проектных работ в ГБОУ «Бауманская инженерная школа № 1580» – работа была рекомендована к участию в городских конференциях.
  2. Отчетная научно-практическая конференция для школьников «Неорганическая химия и материаловедение» – призер.

Мнение автора

«Проект «Академический (научно-технологический) класс в московской школе» – прекрасная возможность для его участников продемонстрировать свои идеи и способности, узнать о работах, которые ведутся в различных сферах деятельности и познакомиться с умными и талантливыми людьми»