Autores
de Andrade Costa, T. (UFF) ; Cesar Rocha, J. (UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ) ; Kristiny Oliveira Braga, K. (UFF) ; Alves Allão Cassaro, R. (UFRJ) ; das Graças Fialho Vaz, M. (UFF)
Resumo
A classe de compostos Single Molecule Magnets (SMMs) têm despertado interesse
devido ao fato de funcionarem como sistemas modelos para a observação de fenômenos
quânticos envolvendo a magnetização e pelo seu potencial aplicação na construção
de dispositivos de armazenamento de informação de alta densidade e seu potencial
uso como spin qubits em computação quântica. Neste trabalho será apresentado a
síntese, caracterização, estrutura e estudo das propriedades magnéticas do
complexo mononuclear com potencial para apresentar características de SMMs
cis-[Co(hfac)2(PhentNN)2], onde hfac é o
hexafluoroacetilacetonato e PhentNN é o radical 9-Fenantrenonitronil-nitróxido.
Palavras chaves
Magnetismo Molecular; Estrutura Cristalina; Propriedades magnéticas
Introdução
Os compostos magnéticos moleculares têm sido amplamente estudados. Dentre eles
destacam-se os magnetos de uma molécula, do inglês Single Molecule Magnets
(SMMs), que apresentam relaxação lenta da magnetização e podem apresentar ciclos
de histerese (Efeito de memória magnética) normalmente em temperaturas menores
do que 4,0 K. Esses compostos têm despertado interesse devido ao fato de
funcionarem como sistemas modelos para a observação de fenômenos quânticos
envolvendo a magnetização, assim como, o seu potencial aplicação na construção
de dispositivos de armazenamento de informação de alta densidade (LEUENBERGER E
LOSS 2001, GARLATTI, GUIDI, et al 2017) e seu potencial uso como spin
qubits em computação quântica (GATTESCHI, SESSOLI, et al 2006, MORENO-
PINEDA, GODFRIN, et al 2018). Nesse contexto, os compostos mononucleares
que possuem alta anisotropia magnética, como os complexos contendo íons de
cobalto(II), têm ocupado lugar de destaque (BOCA 2004). Coordenar um radical
orgânico a um metal pode conferir um forte acoplamento magnético entre eles. Em
especial, radicais do tipo nitronil nitróxido (NN) são utilizados devido a
estabilidade e a versatilidade na obtenção de diferentes derivados (LUNEAU
2020). Neste trabalho será apresentado a síntese, caracterização, estrutura e
estudo das propriedades magnéticas do complexo mononuclear cis-[Co(hfac)
2](PhentNN)2], onde hfac é o hexafluoroacetilacetonato e
PhentNN é o radical 9-Fenantrenonitronil-nitróxido.
Material e métodos
A síntese consiste em solubilizar o complexo precursor [Co(hfac)2
(H2O)2] em n-heptano em ebulição. A essa solução é
adicionada uma outra solução contendo o radical PhentNN solubilizado em
CHCl3. Após alguns dias, são obtidos monocristais azuis. Foi
realizada uma caracterização por espectroscopia de absorção na região do
infravermelho do composto no equipamento Alpha-P Bruker. Os dados de difração de
raios X em monocristais foram coletados em um difratômetro Bruker D8 Venture do
Laboratório de Difração de Raios X da Universidade Federal Fluminense (LDRX-
UFF). Foi utilizando monocromador de grafite e radiação de MoKα (α=0,71069 Å).
As coletas foram realizadas em temperatura ambiente. A coleta dos dados e o
refinamento da célula unitária foi realizado no programa APEX3 (BRUKER 2012a). A
redução dos dados foi realizada com o programa SAINT (BRUKER 2012b) e a correção
por absorção empírica multiscan foi realizada utilizando o programa SADABS
(BRUKER 2001). A determinação das estruturas foi realizada utilizando o programa
SHELXS-2013 enquanto refinamento foi feito no programa SHELXL-2013 (SHELXS
2015) baseado em F2 e utilizando-se o método de mínimos quadrados
full-matrix disponível dentro do pacote do WinGX (FARRUGIA 1999). Foram
realizadas medidas de difração de raios X em policristais do composto em
difratômetro Bruker D8 Advance do LDRX-UFF, utilizando radiação de CoKα(α=1,7903
Å) com uma tensão de 40 kV e corrente de 40 mA. Os dados foram coletados
utilizando uma varredura de 0,02° numa faixa de 2θ de 5 a 45° para verificar a
pureza da fase. Com a fase pura, foram tomadas medidas magnéticas no
magnetômetro SQUID MPMS3 da Quantum Design.
Resultado e discussão
A síntese consistiu na reação do complexo precursor, [Co(hfac)2
(H2O)2], com o ligante radical p- PhentNN.
Monocristais azul-escuros com hábito cristalino prismático foram obtidos após
dois dias de evaporação lenta do solvente em temperatura ambiente. O complexo
obtido foi caracterizado utilizando a espectroscopia de absorção na região do
infravermelho (IV). A estrutura cristalina foi resolvida utilizando dados de
difração de raios X em monocristal em temperatura ambiente. O composto
cristaliza no grupo de espaço C2/c e a unidade assimétrica consiste em um íon de
cobalto(II) hexacoordenado por seis átomos de oxigênio, provenientes de dois
ligantes hfac coordenados de forma bidentada e dois radicais PhentNN coordenados
de forma monodentada. Os radicais estão coordenados em posições cis
(figura 1). Medidas de difração de raios-X em policristais foram realizadas,
onde foi identificada apenas a fase cristalina da estrutura determinada,
indicando boa pureza. As medidas de magnetometria SQUID foram realizadas e as
medidas de susceptometria AC serão realizadas para a verificação da existência
de relaxação lenta da magnetização.
Unidade assimétrica do composto cis- [Co(hfac)2(PhentNN)2]. Cobalto (verde), oxigênio (vermelho), nitrogênio (azul), carbono (preto) e flúor (amarelo).
Conclusões
Um novo complexo de cobalto foi obtido. A estrutura cristalina foi determinada e
mostra um complexo mononuclear onde íon de cobalto está coordenado a dois radicais
do tipo NN.
Agradecimentos
CAPES, FAPERJ, LDRx-UFF
Referências
Boča, R. Coord. Chem. Rev., 2004, 248, 757.
Bruker (2001). SADABS. Bruker AXS Inc. Madison, Wisconsin, USA.
Bruker (2012a). APEX3. Bruker AXS Inc. Madison, Wisconsin, USA.
Bruker (2012b). SAINT. Bruker AXS Inc. Madison, Wisconsin, USA.
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Gatteschi, D.; Sessoli, R. e Villain J. Molecular Nanomagnets, Oxford University Press, Oxford, U. K. 2006.
Leuenberger, M. N.; Loss, D. Nature 2001, 410, 789.
Luneau, D. Eur. J. Inorg. Chem., 2020, 7, 597.
Moreno-Pineda, E.; Godfrin, C.; Balestro, F., Wernsdorfer, W. e Ruben, M. Chem. Soc. Rev., 2018, 47, 501.
