Σύνθεση χαρακτηρισμός και μελέτη ιδιοτήτων νέων μεταλλο-οργανικών κατασκευών που βασίζονται σε μεταλλο-υποκαταστάτες

Abstract

This thesis focused on synthesis of new Metal-Organic Frameworks based on metallo-ligands, the characterization of these new compounds and the investigation of their properties.The synthesis of these new compounds is based on two new organic ligands named as: H6L1 and H6L2. With these organic molecules we manage to synthesize 6 new metallo-ligands, which are suitable for the synthesis of new Metal-Organic Frameworks. The utilization of new metallo-ligands with different metal ions afforded 18 new compounds, 4 of them are based on 3d metal ions, 2 of them based on the alkaline earth ions and 13 of them by the reaction of metallo-ligands with the 4f lanthanide ions of the periodic table. All new compounds, characterized by infra-red spectroscopy and crystallographic techniques such as, single crystal X-ray crystallography and powder X ray diffraction (PXRD).Compounds which consists of more than one paramagnetic metal ion were examined for their magnetic properties. The most of them have exhibit antiferromagnetic interactions, with the exception of Gd3+ and Dy3+ compounds, which appear to exhibit ferromagnetic interactions. The Dy3+ behaves as a Single Molecule Magnet, as it appears to have a strong quantum tunneling of magnetization.

Η παρούσα διατριβή εστιάζει στη σύνθεση νέων Μεταλλο-Οργανικών Κατασκευών (Metal-Organic Frameworks, MOFs) που βασίζονται σε μεταλλο-υποκαταστάτες, τον χαρακτηρισμό τους και τη μελέτη των ιδιοτήτων τους.Η σύνθεση των νέων αυτών υλικών βασίζεται σε δύο νέους οργανικούς υποκαταστάτες, τους: H6L1 και H6L2. Με βάση αυτούς τους δύο οργανικούς υποκαταστάτες συντέθηκαν 6 νέοι μεταλλο-υποκαταστάτες κατάλληλοι για τη σύνθεση νέων MOFs. Χρησιμοποιώντας αυτούς τους μεταλλο-υποκαταστάτες με διάφορα μεταλλικά ιόντα καταφέραμε να απομονώσουμε 18 νέα προϊόντα, 4 εκ των οποίων προέρχονται από την αντίδραση των μεταλλο-υποκαταστατών με 3d ιόντα του περιοδικού πίνακα, 2 από την αντίδραση των μεταλλο-υποκαταστατών με ιόντα των αλκαλικών γαιών και 13 από την αντίδραση των μεταλλο-υποκαταστατών με ιόντα των λανθανιδίων. Όλα τα παραπάνω προϊόντα έχουν χαρακτηριστεί πλήρως με φασματοσκοπία υπερύθρου και κρυσταλλογραφικές μεθόδους, όπως κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ επί μονοκρυστάλλου και επί κόνεως.Στα προϊόντα που έφεραν περισσότερα από ένα παραμαγνητικά ιόντα έγινε μελέτη των μαγνητικών τους ιδιοτήτων. Στα περισσότερα από αυτά επικρατούν αντισιδηρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις, εκτός των ενώσεων που αποτελούνται από ιόντα Gd3+ και Dy3+ επικρατούν σιδηρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις. Ειδικά για την ένωση του Dy3+, βρέθηκε ότι μπορεί να έχει χαρακτήρα μαγνήτη μοναδικού μορίου, καθώς εμφανίζει ισχυρό φαινόμενο σήραγγος της μαγνήτισης.