WO2005114683A1 - Magnetisable composition and magnetic material comprising the same - Google Patents

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WO2005114683A1
WO2005114683A1 PCT/EP2005/005458 EP2005005458W WO2005114683A1 WO 2005114683 A1 WO2005114683 A1 WO 2005114683A1 EP 2005005458 W EP2005005458 W EP 2005005458W WO 2005114683 A1 WO2005114683 A1 WO 2005114683A1
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magnetizable composition
magnetizable
magnetic material
donor
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PCT/EP2005/005458
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Dirk G. Kurth
Helmuth MÖHWALD
Ullrich Pietsch
Yves Bodenthin
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MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
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    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/42Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of organic or organo-metallic materials, e.g. graphene
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    • H01F10/007Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure ultrathin or granular films
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    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/005Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure organic or organo-metallic films, e.g. monomolecular films obtained by Langmuir-Blodgett technique, graphene

Definitions

  • the present invention relates to a magnetizable composition
  • a magnetizable composition comprising a coordination polymer consisting of a multiplicity of polymer building blocks containing a polytopic ligand and a metal ion as well as a magnetic material comprising the magnetizable composition.
  • WO 03/019695 A1 describes a molecular memory and a method for its production, the molecular memory consisting of a polymer which contains triazole derivatives and a metal with an electron configuration which allows a spin transition.
  • Iron triazolates are mentioned as preferred molecules or complexes, which also contain ammonium triazolate as a further ligand, and chlorate or nitrate and tetrafluoroborate as counterions.
  • metallosupramolecular mesophases consist of periodic arrays of transition metal ions that are coupled via ditopic bis-terpyridine ligands.
  • mesophases consist of periodic arrays of transition metal ions that are coupled via ditopic bis-terpyridine ligands.
  • Layers of a plurality of metallosupramolecular thin polyelectrolyte films which consist of the mesophases described above and which consist of polyelectrolyte layers, for example consisting of
  • the physical basis of many magnetizable materials is the occurrence of so-called spin crossover phenomena.
  • the presence of semi-occupied d orbitals of transition metal ions is the cause of special properties of metallosupramolecular units, for example their strong absorption in the UV / VIS range, high quantum yields, a suitable long life of one of their excited states, luminescence phenomena and stable redox states.
  • the splitting of the d orbitals in a ligand field of suitable symmetry and strength can cause, for example, either thermally induced or photoinduced spin transitions, ie spin crossover phenomena.
  • LDSI light-induced trapping of the excited spin state
  • reversal and low spin LIEST also include the charge transfer from the metal (central atom) to the Ligands, for example in nitroprussite, the charge transfer from metal atom to metal atom in Prussian blue analogues, and also the ligand-dependent light-induced spin state change (LD-LISC) (for an overview of such phenomena, reference is made to the VDI manual mentioned above).
  • the LS state results from a closed shell t 2d 6 configuration and the HS state from a t 2g 4 e g 2 configuration.
  • the spin crossover from LS to HS state is generally accompanied by a change in the optical and in particular the magnetic properties.
  • the object of the present invention was to provide new metallosupramolecular mesophases which have magnetic, in particular para- or ferromagnetic, properties and can also be deposited as thin films on substrates.
  • a magnetizable composition comprising a coordination polymer consisting of a multiplicity of polymer building blocks containing a polytopic ligand and a metal ion, wherein the polymer building blocks can be the same or different and further comprising an ampiphilic compound.
  • the presence of an ampiphile phase at a certain temperature leads to a structural phase transition of the individual polymer chains into a lamellar superstructure of the magnetizable composition.
  • the temperature depends on the type of composition according to the invention, ie the individual components, in particular on the type of ampiphilic phase.
  • the polymer chains have a quasi one-dimensional rod-shaped structure made of polytopic ligands linked via metal ions.
  • the ampiphile phase goes into another phase (temperature-induced phase transition), which has the essentially octahedral coordination geometry of the
  • Transition metal centers disrupt. This leads to a changed splitting of the energy states of the d orbitals and thus to a spin crossover phenomenon which causes the development of ferroelectric properties of the composition according to the invention.
  • the ferroelectric properties of the composition according to the invention are either reversible or irreversible depending on the choice of temperature.
  • the temperature setting advantageously controls the reversible or irreversible transition from the diamagnetic to the para- or ferroelectric state. This transition preferably takes place at room temperature or at a higher temperature.
  • polytopic ligand The presence of a polytopic ligand is necessary to achieve a lamellar supra structure.
  • the polytopic ligand or several of these polytopic ligands preferably coordinate in a square planar manner to the central atom, the resulting structure also being able to be slightly twisted.
  • polytopic ligand encompasses ligands with at least two identical or spatially separated different ⁇ or ⁇ donor atoms, which are able to bind to a metal ion.
  • the polytopic ligand comprises the following structural element
  • This ligand structure element enables a coordination geometry that is particularly easy to control.
  • donor atom encompasses all atoms which are capable of coordinatively binding to a metal ion in particular and comprises in particular ⁇ or ⁇ donor atoms such as nitrogen, sulfur, oxygen, etc.
  • R ie the so-called “turnstile” of the ligand is preferably selected from the group comprising a CC, a C heteroatom or a heteroatom-heteroatom bond, a C 1 to C 10 alkyl or alkenyl chain, an ⁇ , ⁇ bisfunctional chain such as a ⁇ , ⁇ bis alcohol, an ⁇ , ⁇ bis thiol, an ⁇ , ⁇ bis amine, an ⁇ , ⁇ bicarboxylic acid, a bis, tris or tetrafunctionalized alicyclic, heterocyclic, aromatic or heteroaromatic ring system, a tris or tetracarboxylic acid , a tris or tetraamine, a tris or tetrathiol, a tris or tetra alcohol, a crown ether, porphyrins, porphyrinogens, complexes of pyridines, acetylenes, bipyridines linked by metal ions.
  • L x to L 4 each contain at least 2 donor atoms which are the same or different. This applies, for example, to complexes from the group of the N-donor, P-donor, S-donor and O-donor atoms, with structural units which are derived from basic structures such as, for example, pyrazoles, pyridines, benzothiazoles, phosphazoles, azobenzenes, phenantroline or else mixtures thereof homologous compounds, further dioxane,
  • L 1 and / or L 2 are negatively charged and comprise so-called “hard” donor atoms, preferably negatively charged oxygen atoms, such as, for example, alkyl, aryl carboxylates and alkyl and aryl alcoholates.
  • the metals are preferably selected from metal ions selected from the group consisting of the ions of Fe, Ru, Mn, Os, Ni, W, V, Nb, Ti, in particular from metals which are able to form octahedral complexes. If “hard” ligands are used, oxophilic metal ions such as Ti, Nb, Zr, Hf and in particular metal ions from the lanthanide group such as La, Ce, Nd, Sm, etc. are preferred.
  • the ampiphilic compound is preferably selected from the group consisting of sulfates, sulfonates, carboxylates and phosphates, borates, which contain an organic radical.
  • the ampiphilic compound is a positively charged compound, for example an ammonium compound.
  • the organic radical is preferably selected from optionally substituted C x to C 20 alkyl or alkenyl chains, aryl or Heteroaryl or mixed aryl / heteroaryl chains with 1 to 15 aryl or heteroaryl units or an aralkyl chain with 1 to 15 aralkyl units.
  • the exact number of ampiphiles is determined by the charge of the complex consisting of central atom (s) and ligands (charge compensation) and In addition, further electrostatic interactions, in particular, can occur, so that a non-stoichiometric number of ampiphiles can also be present in the composition according to the invention.
  • the reaction of the organic residue can in particular also control the temperature dependence of the magnetization.
  • the shorter the chain or length of the organic residue the lower the temperature at which the spin crossover effect occurs.
  • the organic radical is preferably a C ⁇ bis
  • C 20 prefers a C 5 to C 16 alkyl or alkenyl chain, since these compounds are particularly simple by conventional methods can be produced.
  • a magnetic material comprising a carrier and a magnetizable composition according to one of claims 1 to 10.
  • a magnetic material is obtained which has either a reversible or irreversible ferroelectric character.
  • the magnetization is based on a
  • Phase conversion of the ampiphile phase which is reversible in a certain temperature range and can therefore be used preferably for read and write applications (read and write). Above this material-dependent temperature window, the phase transition and thus the magnetization is irreversible (the initial phase is not formed again), so that this material is preferably used for write-only applications.
  • the magnetic material is preferably used for a wide variety of applications, such as read heads, magnetic storage materials, molecular switches, etc.
  • the magnetizable composition is preferably arranged as a monolayer on the carrier and, in an even more preferred embodiment, is a Langmuir-Blodgett film that is easy to manufacture and configure. It goes without saying that not only Langmuir-Blodgett film, but all other films known per se to the person skilled in the art and their production processes, for example. Doctor coating (spin coating), spraying, vapor deposition, etc. can be used in the context of the present invention.
  • the magnetic material according to the invention can also be applied to the carrier as a magnetizable composition in the form of a plurality of layers arranged one above the other and, depending on the production method, results in highly ordered and anisotropic layers as well as unstructured films, especially Langmuir-Blodgett films. Langmuir-Blodgett films are particularly preferred when highly ordered or anisotropic layer systems are to be used. Anisotropic layer systems are very particularly preferred if the magnetic material according to the invention interacts with polarizing radiation (light, neutrons). In this case, the material according to the invention is preferably used for detectors, LC displays, etc.
  • the film layers can also be present as so-called "volume phases" if the ligands used can be crosslinked with one another and thus cross-linked "films" are formed.
  • An additional cover layer is preferably arranged above the uppermost layer of the magnetic composition in order to protect it from mechanical or other influences and external influences, so that, for example, a magnetic data carrier is protected from external damage.
  • the additional cover layer is preferably transparent and consists, for example, of commercially available polymers, flexible glasses, etc.
  • the magnetizable composition is heated so that the crystalline packed ampiphile phase is melted and the lattice of the monomolecular layer arrangement is deformed for steric reasons (greater mobility of the organic residues of the ampiphile phase) and disturbing the octahedral coordination symmetry around the metal central ion.
  • the heating (“melting") of the ampiphilic phase leads to a mechanical deformation of the laminar superstructure which is on the arrangement of the metal ion according to the invention with the polytopic ligand is based.
  • the magnetizable composition is preferably heated to a temperature of from -50.degree. C. to 100.degree. C., very particularly preferably from -10.degree. C. to over 60.degree. C., so that a large number of very different materials can be obtained which are very particularly preferably stable at room temperature and only later be converted into a reversible or irreversible spheroelectric material.
  • the transition temperature is also determined by the chemical nature of the ampiphile phase, in particular by its type (sulfate, phosphate, etc.) and the type of bound organic residues.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the magnetizable composition according to the invention
  • 3 shows the SQUID magnetization curves of two Fe (II) -PAC-Langmuir-Blodgett films consisting of 11 or 15 monolayers
  • 4 shows schematically the influence of the ampiphile phase on the orbital symmetry when the composition according to the invention is heated.
  • reaction product MEPE (II) obtained in step 1.1 was reacted with dihexadekyl phosphate (DHP) and gave the
  • Polyelectrolyte-ampiphilic complex as shown in Fig. 1.
  • PAC Polyelectrolyte-ampiphilic complex
  • Fig. 1 Polyelectrolyte-ampiphilic complex
  • 6 DHP molecules per structural unit [Fe 3 ] 2+ .
  • DHP forms a charged hydrogen bridge network that binds to MEPE via electrostatic interactions.
  • the surface-active nature of DHP allows the PAC complex to be formed at the air-solution interface.
  • the resulting Langmuir-Blodgett monolayer was transferred to a solid support using known techniques. Langmuir-Blodgett multilayers were obtained by successive deposition of several monolayers in a row, as described, for. B is shown schematically in FIG.
  • the magnetic properties of the Langmuir-Blodgett multilayers were measured using temperature-dependent SQUID measurements, the results of which are shown in FIG. 3.
  • the samples were diamagnetic up to room temperature but became paramagnetic when heated above room temperature. The phase transition from diamagnetic to paramagnetic behavior is reversible.
  • the occurrence of paramagnetism in the composition according to the invention or in the material according to the invention is associated with the deformation of the coordination geometry as a result of the structural phase transition of the amiphile mesophase at elevated temperatures, as is shown schematically in FIG. 4.

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Abstract

The invention relates to a magnetisable composition and a magnetic material comprising a coordination polymer with a number of polymeric components with a polytopic ligand and a metal ion, whereby the polymer components may be the same or different and further comprising an ampiphilic compound. The magnetisable composition displays reversible or irreversible transition from dielectric to paramagnetic behaviour and can advantageously be used for magnetic materials for data recording, for example, diskettes.

Description

MAGNETISIERBARE ZUSAMMENSETZUNG UND MAGNETISCHES MATERIAL DIESE ENTHALTEND MAGNETIZABLE COMPOSITION AND MAGNETIC MATERIAL CONTAINING THEM
Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetisierbare Zusammensetzung umfassend ein Koordinationspolymer bestehend aus einer Vielzahl von Polymerbausteinen enthaltend einen polytopen Liganden und ein Metallion sowie ein magnetisches Material umfassend die magnetisierbare Zusammensetzung.The present invention relates to a magnetizable composition comprising a coordination polymer consisting of a multiplicity of polymer building blocks containing a polytopic ligand and a metal ion as well as a magnetic material comprising the magnetizable composition.
Magnetische Eigenschaften von Übergangsmetallkomplexen bzw. von supramolekularen Übergangsmetallclustern bzw. -komplexen stehen seit längerem im Zentrum des Interesses unterschiedlichster Anwendungsbereiche .Magnetic properties of transition metal complexes or of supramolecular transition metal clusters or complexes have long been the focus of interest in a wide variety of application areas.
So beschreibt die WO 03/019695 AI einen molekularen Speicher und ein Verfahren zu seiner Herstellung, wobei der molekulare Speicher aus einem Polymer besteht, das Triazolderivate enthält und ein Metall mit einer Elektronenkonfiguration, die einen Spinübergang erlaubt. Als bevorzugte Moleküle bzw. Komplexe werden Eisentriazolate erwähnt, die außerdem als weiteren Liganden Ammoniumtriazolat enthalten, und als Gegenionen Chlorat bzw. Nitrat und Tetrafluoroborat .For example, WO 03/019695 A1 describes a molecular memory and a method for its production, the molecular memory consisting of a polymer which contains triazole derivatives and a metal with an electron configuration which allows a spin transition. Iron triazolates are mentioned as preferred molecules or complexes, which also contain ammonium triazolate as a further ligand, and chlorate or nitrate and tetrafluoroborate as counterions.
Ähnliche Verbindungen, insbesondere Eisen (II) Komplexe mit Triazolatliganden und Tetrafluoroborat bzw. Chlorat, oder einem Halogen als Gegenion sind aus der EP 666561 AI bekannt. Des Weiteren sind strukturananloge Verbindungen in der EP 842988 AI beschrieben.Similar compounds, in particular iron (II) complexes with triazolate ligands and tetrafluoroborate or chlorate, or a halogen as a counterion are known from EP 666561 AI. Furthermore, structurally analogous connections are described in EP 842988 AI.
Diese vorerwähnten Verbindungen bzw. Verbindungsklassen können durch den temperaturinduzierten Spinübergang ferroelektrische hartmagnetische Eigenschaf en ausbilden und sind deshalb insbesondere als Materialien für die Verwendung im Bereich der Datenverarbeitung, beispielsweise für magnetische Aufzeichnungsträger , magnetische Leseköpfe und dergleichen geeignet. Eine Zusammenfassung über den derzeitigen Stand der Technik im Bereich des molekularen Magnetismus liefert die Schrift „Technologiefrüherkennung - Technologieanalyse Magnetismus Band 1 molekulare Magnete" herausgegeben vom VDI Technologiezentrum Düsseldorf 1999.These aforementioned compounds or classes of compounds can form ferroelectric hard magnetic properties due to the temperature-induced spin transition and are therefore particularly suitable as materials for use in the field of data processing, for example for magnetic recording media, magnetic read heads and the like. A summary of the current state of the art in the field of molecular magnetism is provided by the publication "Technology Early Detection - Technology Analysis Magnetism Volume 1 Molecular Magnets" published by the VDI Technologiezentrum Düsseldorf 1999.
Gegenwärtig stehen metallosupramolekulare Mesophasen im Zentrum des Interesses. Diese Mesophasen bestehen aus periodischen Anordnungen von Übergangsmetallionen, die über ditopische Bis-terpyridinliganden gekoppelt sind. So beschreiben Schütte et al . in Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37 , 2891 ff. Schichten aus einer Mehrzahl von metallosupramolekularen dünnen Polyelektrolytfilmen, die aus den vorstehend beschriebenen Mesophasen bestehen und die durch Polyelektrolytlagen, beispielsweise bestehend ausCurrently, the focus of interest is on metallosupramolecular mesophases. These mesophases consist of periodic arrays of transition metal ions that are coupled via ditopic bis-terpyridine ligands. For example, Schütte et al. in Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 2891 ff. Layers of a plurality of metallosupramolecular thin polyelectrolyte films which consist of the mesophases described above and which consist of polyelectrolyte layers, for example consisting of
Polyethylenimin und Polystyrolsulfonat getrennt sind. Diese metallosupramolekularen Polyelektrolytfilme weisen jedoch keine magnetischen Eigenschaften, insbesondere weder para- bzw. ferromagnetische Eigenschaften, auf, noch treten Spin- Crossover-Phänomene auf.Polyethyleneimine and polystyrene sulfonate are separated. However, these metallosupramolecular polyelectrolyte films have no magnetic properties, in particular neither para- or ferromagnetic properties, nor do spin-crossover phenomena occur.
Die physikalische Grundlage vieler magnetisierbarer Materialien ist das Auftreten sogenannter Spin-Crossover- Phänomene . Insbesondere ist das Vorhandensein halbbesetzter d Orbitale von Übergangsmetallionen die Ursache für besondere Eigenschaften von metallosupramolekularen Einheiten, beispielsweise deren starke Absorption im UV/VIS Bereich, hohe Quantenausbeuten, eine geeignete lange Lebensdauer eines ihrer angeregten Zustände, Lumineszenzphänomene und stabile Redoxzustände . Die Aufspaltung der d Orbitale in einem Ligandenfeld geeigneter Symmetrie und Stärke kann beispielsweise entweder thermisch induzierte oder photoinduzierte Spinübergänge, d. h. Spin-Crossover-Phänomene verursachen. Die bislang am häufigsten beobachteten Phänomene sind das sogenannte lichtinduzierte Trapping des angeregten Spinzustands (LIEST) , Umkehr und Low Spin LIEST und umfassen auch den Ladungstransfer vom Metall (Zentralatom) auf den Liganden, beispielsweise in Nitroprussit, den Ladungstransfer von Metallatom auf Metallatom in Preußisch-Blau Analoga, und auch der ligandenabhängige lichtinduzierte Spinzustandswechsel (LD-LISC) (für eine Übersicht über derartige Phänomene wird auf das vorstehend erwähnte VDI Handbuch verwiesen) .The physical basis of many magnetizable materials is the occurrence of so-called spin crossover phenomena. In particular, the presence of semi-occupied d orbitals of transition metal ions is the cause of special properties of metallosupramolecular units, for example their strong absorption in the UV / VIS range, high quantum yields, a suitable long life of one of their excited states, luminescence phenomena and stable redox states. The splitting of the d orbitals in a ligand field of suitable symmetry and strength can cause, for example, either thermally induced or photoinduced spin transitions, ie spin crossover phenomena. The most frequently observed phenomena so far are the so-called light-induced trapping of the excited spin state (LIEST), reversal and low spin LIEST and also include the charge transfer from the metal (central atom) to the Ligands, for example in nitroprussite, the charge transfer from metal atom to metal atom in Prussian blue analogues, and also the ligand-dependent light-induced spin state change (LD-LISC) (for an overview of such phenomena, reference is made to the VDI manual mentioned above).
Typischerweise wird die Umkehr zwischen einem Low Spin (LS) und einem High Spin (HS) Zustand bei Übergangsmetallionen mit einer 3dn (4 • n • 7) Konfiguration beobachtet, wobei zumeist bislang das Eisen (II) Ion untersucht wurde. Beim Eisen(II)ion liegt ein Ligandenfeld mit oktaedrischer Symmetrie vor, wobei die d-Orbitale im energetischen Grundzustand in energetisch niedriger liegende t2g und höher liegende e Subsets aufspalten. Thermisch induzierteTypically, the reversal between a low spin (LS) and a high spin (HS) state is observed for transition metal ions with a 3d n (4 • n • 7) configuration, whereby the iron (II) ion has mostly been investigated so far. In the case of iron (II) ion, there is a ligand field with octahedral symmetry, with the d orbitals in the energetic ground state splitting into energetically lower lying t 2g and higher lying e subsets. Thermally induced
Spinübergänge treten auf, wenn die energetische Trennung zwischen den t2g und eg Orbitalen ungefähr k (d. h. der mittleren thermischen Energie der Umgebung) entspricht. Im Falle des Eisen (II) Ions rührt der LS-Zustand von einer closed shell t2d 6 Konfiguration her und der HS-Zustand von einer t2g 4 eg 2 Konfiguration. Der Spin-Crossover vom LS zum HS- Zustand ist im Allgemeinen von einem Wechsel der optischen und insbesondere der magnetischen Eigenschaften begleitet.Spin transitions occur when the energetic separation between the t 2g and e g orbitals is approximately k (ie the mean thermal energy of the environment). In the case of the iron (II) ion, the LS state results from a closed shell t 2d 6 configuration and the HS state from a t 2g 4 e g 2 configuration. The spin crossover from LS to HS state is generally accompanied by a change in the optical and in particular the magnetic properties.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, neue metallosupramolekulare Mesophasen zur Verfügung zu stellen, die magnetische, insbesondere para- bzw. ferromagnetische, Eigenschaften aufweisen und auch als dünne Filme auf Substraten abgeschieden werden können.The object of the present invention was to provide new metallosupramolecular mesophases which have magnetic, in particular para- or ferromagnetic, properties and can also be deposited as thin films on substrates.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine magnetisierbare Zusammensetzung, umfassend ein Koordinationspolymer bestehend aus einer Vielzahl von Polymerbausteinen enthaltend einen polytopen Liganden und ein Metallion, wobei die Polymerbausteine gleich oder verschieden sein können sowie weiter umfassend eine ampiphile Verbindung. Das Vorhandensein einer ampiphilen Phase führt bei einer bestimmten Temperatur zu einem strukturellen Phasenübergang der vereinzelten Polymerketten in eine lamellare SupraStruktur der magnetisierbaren Zusammensetzung. Die Temperatur hängt dabei von der Art der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ab, d. h. den einzelnen Komponenten, insbesondere von der Art der ampiphilen Phase. Die Polymerketten weisen dabei eine quasi eindimensionale stäbchenförmige Struktur aus über Metallionen verknüpfte polytope Liganden auf.This object is achieved by a magnetizable composition comprising a coordination polymer consisting of a multiplicity of polymer building blocks containing a polytopic ligand and a metal ion, wherein the polymer building blocks can be the same or different and further comprising an ampiphilic compound. The presence of an ampiphile phase at a certain temperature leads to a structural phase transition of the individual polymer chains into a lamellar superstructure of the magnetizable composition. The temperature depends on the type of composition according to the invention, ie the individual components, in particular on the type of ampiphilic phase. The polymer chains have a quasi one-dimensional rod-shaped structure made of polytopic ligands linked via metal ions.
Die ampiphile Phase geht beispielsweise bei Erwärmung der erfindungsgemäßen magnetisierbaren Zusammensetzung in eine andere Phase (temperaturinduzierter Phasenübergang), die die im Wesentlichen oktaedrische Koordinationsgeometrie derWhen the magnetizable composition according to the invention is heated, the ampiphile phase goes into another phase (temperature-induced phase transition), which has the essentially octahedral coordination geometry of the
Übergangsmetallzentren stört. Dies führt zu einer veränderten Aufspaltung der Energiezustände der d Orbitale und damit zu einem Spin-Crossover-Phänomen, das das Entstehen von ferroelektrischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bewirkt.Transition metal centers disrupt. This leads to a changed splitting of the energy states of the d orbitals and thus to a spin crossover phenomenon which causes the development of ferroelectric properties of the composition according to the invention.
Die ferroelektrischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzung sind entweder reversibel bzw. je nach Wahl der Temperatur irreversibel. Die Temperatureinstellung steuert vorteilhafterweise den reversiblen bzw. irreversiblen Übergang vom diamagnetischen zum para- bzw. ferroelektrischen Zustand. Bevorzugt erfolgt dieser Übergang bei Raumtemperatur oder bei höherer Temperatur.The ferroelectric properties of the composition according to the invention are either reversible or irreversible depending on the choice of temperature. The temperature setting advantageously controls the reversible or irreversible transition from the diamagnetic to the para- or ferroelectric state. This transition preferably takes place at room temperature or at a higher temperature.
Das Vorhandensein eines polytopen Liganden ist zur Erzielung einer lamellaren SupraStruktur notwendig. Bevorzugt koordiniert der polytope Ligand bzw. mehrere dieser polytopen Liganden quadratisch planar an das Zentralatom, wobei die resultierende Struktur auch leicht verdrillt sein kann.The presence of a polytopic ligand is necessary to achieve a lamellar supra structure. The polytopic ligand or several of these polytopic ligands preferably coordinate in a square planar manner to the central atom, the resulting structure also being able to be slightly twisted.
Der Begriff „polytoper Ligand" umfasst Liganden mit mindestens zwei räumlich voneinander getrennten gleichen bzw. unterschiedlichen σ bzw. π-Donoratomen, die in der Lage sind an ein Metallion zu binden.The term “polytopic ligand” encompasses ligands with at least two identical or spatially separated different σ or π donor atoms, which are able to bind to a metal ion.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst der polytope Ligand das folgende StrukturelementIn a particularly advantageous embodiment, the polytopic ligand comprises the following structural element
( ι)n (L2)n (ι) n (L 2 ) n
Figure imgf000007_0001
: L3 ) Π (L4
Figure imgf000007_0001
: L 3 ) Π (L 4
wobei R eine polyfunktionelle Einheit ist, Lx bis L4 (auch als Ligandenset bezeichnet) gleich oder verschieden sind und weiter ein Donoratom enthalten das in der Lage ist an ein Metallion - bevorzugt koordinativ - zu binden und wobei n = 0 oder 1 ist mit der Maßgabe, dass wenigstens zwei n = 1 sind. Dieses Ligandenstrukturelement ermöglicht eine besonders gut zu kontrollierende Koordinationsgeometrie.where R is a polyfunctional unit, L x to L 4 (also referred to as ligand set) are the same or different and further contain a donor atom which is able to bind to a metal ion - preferably coordinatively - and where n = 0 or 1 with with the proviso that at least two n = 1. This ligand structure element enables a coordination geometry that is particularly easy to control.
Der Begriff Donoratom umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung sämtliche Atome die in der Lage sind, an ein Metallion insbesondere koordinativ zu binden und umfasst insbesondere σ oder π-Donoratome wie beispielsweise Stickstoff, Schwefel, Sauerstoff, etc.In the context of the present invention, the term donor atom encompasses all atoms which are capable of coordinatively binding to a metal ion in particular and comprises in particular σ or π donor atoms such as nitrogen, sulfur, oxygen, etc.
Bevorzugt ist R, das heißt das sogenannte „Drehkreuz" des Liganden ausgewählt aus der Gruppe umfassend eine C-C, eine C-Heteroatom oder eine Heteroatom-Heteroatom Bindung, eine C1 bis C10 Alkyl oder Alkenylkette, eine α,ω bisfunktionale Kette wie ein α,ω bis-Alkohol, ein α,ω bis-Thiol, ein α,ω bis-Amin, eine α,ω Bicarbonsäure, ein bis-, tris- oder tetrafunktionalisiertes alicyclisches , heterocyclisches, aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem, eine Tris oder Tetracarbonsäure, ein Tris- oder Tetraamin, ein Tris- oder Tetrathiol, ein Tris- oder Tetraalkohol, einen Kronenether, Porphyrine, Porphyrinogene, durch Metallionen verknüpfte Komplexe aus Pyridinen, Acetylenen, Bipyridinen.R, ie the so-called “turnstile” of the ligand is preferably selected from the group comprising a CC, a C heteroatom or a heteroatom-heteroatom bond, a C 1 to C 10 alkyl or alkenyl chain, an α, ω bisfunctional chain such as a α, ω bis alcohol, an α, ω bis thiol, an α, ω bis amine, an α, ω bicarboxylic acid, a bis, tris or tetrafunctionalized alicyclic, heterocyclic, aromatic or heteroaromatic ring system, a tris or tetracarboxylic acid , a tris or tetraamine, a tris or tetrathiol, a tris or tetra alcohol, a crown ether, porphyrins, porphyrinogens, complexes of pyridines, acetylenes, bipyridines linked by metal ions.
Damit ist eine Vielzahl von verschiedenen, insbesondere von der Länge her unterschiedlich einzusetzenden „Drehkreuzen" R (auch Spacer genannt), die die 2, 3 oder 4 Ligandensets voneinander trennen zu erzielen. Die strukturelle Vielfalt ermöglicht ein gezieltes Einstellen des Liganden auf das zu koordinierende Metallion, auf die gewünschte lamellare Mesophase etc .This makes it possible to achieve a large number of different “turnstiles” R (also called spacers), which can be used differently in terms of length, and which separate the 2, 3 or 4 ligand sets. The structural diversity enables the ligand to be specifically adjusted to the one to be coordinated Metal ion, to the desired lamellar mesophase etc.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten Lx bis L4 jeweils mindestens 2 Donoratome die gleich oder verschieden sind. Dies betrifft beispielsweise Komplexe aus der Gruppe der N-Donor, P-Donor, S-Donor und O-Donoratome, mit Struktureinheiten, die sich ableiten von Grundstrukturen wie beispielsweise Pyrazole, Pyridine, Benzothiazole, Phosphazole, Azobenzole, Phenantrolin bzw. auch deren gemischte homologe Verbindungen, weiter Dioxan,In a preferred embodiment, L x to L 4 each contain at least 2 donor atoms which are the same or different. This applies, for example, to complexes from the group of the N-donor, P-donor, S-donor and O-donor atoms, with structural units which are derived from basic structures such as, for example, pyrazoles, pyridines, benzothiazoles, phosphazoles, azobenzenes, phenantroline or else mixtures thereof homologous compounds, further dioxane,
Tetrahydrofuran, γ-Butyrolacton, Thiophen, Pyrrol, Furan, Pyrimidin, γ-Pyran, Pyrrolin, Dithian, Dioxolen, Oxathiolan, Diazol, α-Pyran, Azepin, 1,2 Oxathiolan, Porphine, Porphyrine, Porphyrinogene und deren gemischt donorsubstituierten Homologe, Corrin, Phthalocyanine, Indol, Indolizin, Pyrazol, Indazol, Oxazol, Isoxazol, Thiazol, Isotiazol, Triazole, Tetrazole, 1,2,4 Thiadiazol, 1,3,4 Thiadiazol, Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazin, Triazin und deren Derivate .Tetrahydrofuran, γ-butyrolactone, thiophene, pyrrole, furan, pyrimidine, γ-pyran, pyrroline, dithiane, dioxoles, oxathiolane, diazole, α-pyran, azepine, 1,2 oxathiolane, porphins, porphyrins, porphyrinogens and their mixed donor-substituted homologs Corrin, phthalocyanines, indole, indolizine, pyrazole, indazole, oxazole, isoxazole, thiazole, isotiazole, triazoles, tetrazoles, 1,2,4 thiadiazole, 1,3,4 thiadiazole, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, triazine and their derivatives.
Weiter ist in einer anderen Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, dass L1 und/oder L2 negativ geladen sind und sogenannte „harte" Donoratome, bevorzugt negativ geladene Sauerstoffato e umfassen, wie z. B. Alkyl-, Arylcarboxylate und Alkyl- und Arylalkoholate . Bevorzugt sind die Metalle ausgewählt aus Metallionen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Ionen von Fe, Ru, Mn, Os, Ni, W, V, Nb, Ti , insbesondere aus Metallen, die in der Lage sind oktaedrische Komplexe auszubilden. Im Falle der Verwendung „harter" Liganden sind oxophile Metallionen wie Ti , Nb, Zr, Hf und insbesondere Metallionen aus der Lanthanidengruppe, wie La, Ce, Nd, Sm, etc. bevorzugt.It is further preferred in another embodiment of the invention that L 1 and / or L 2 are negatively charged and comprise so-called “hard” donor atoms, preferably negatively charged oxygen atoms, such as, for example, alkyl, aryl carboxylates and alkyl and aryl alcoholates. The metals are preferably selected from metal ions selected from the group consisting of the ions of Fe, Ru, Mn, Os, Ni, W, V, Nb, Ti, in particular from metals which are able to form octahedral complexes. If “hard” ligands are used, oxophilic metal ions such as Ti, Nb, Zr, Hf and in particular metal ions from the lanthanide group such as La, Ce, Nd, Sm, etc. are preferred.
Die ampiphile Verbindung ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sulfaten, Sulfonaten, Carboxylaten und Phosphaten, Boraten, die einen organischen Rest enthalten. Im Falle des Vorliegens „harter" Liganden, insbesondere negativ geladener Liganden, ist die ampiphile Verbindung eine positiv geladene Verbindung, beispielsweise eine Ammoniumverbindung. Bevorzugt ist der organische Rest dabei ausgewählt aus gegebenenfalls substituierten Cx bis C20 Alkyl- oder Alkenylketten, Aryl- oder Heteroaryl- bzw. gemischten Aryl/Heteroarylketten mit 1 bis 15 Aryl- bzw. Heteroaryleinheiten oder eine Aralkylkette mit 1 bis 15 Aralkyleinheiten . Die genaue Anzahl der Ampiphile ist durch die Ladung des Komplexes bestehend aus Zentralatom (en) und Liganden bestimmt (Ladungskompensation) und es können darüber hinaus weitere insbesondere elektrostatische Wechselwirkungen auftreten, so dass auch eine nicht-stöchiometrische Anzahl an Ampiphilen in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorhanden sein kann.The ampiphilic compound is preferably selected from the group consisting of sulfates, sulfonates, carboxylates and phosphates, borates, which contain an organic radical. In the case of "hard" ligands, in particular negatively charged ligands, the ampiphilic compound is a positively charged compound, for example an ammonium compound. The organic radical is preferably selected from optionally substituted C x to C 20 alkyl or alkenyl chains, aryl or Heteroaryl or mixed aryl / heteroaryl chains with 1 to 15 aryl or heteroaryl units or an aralkyl chain with 1 to 15 aralkyl units.The exact number of ampiphiles is determined by the charge of the complex consisting of central atom (s) and ligands (charge compensation) and In addition, further electrostatic interactions, in particular, can occur, so that a non-stoichiometric number of ampiphiles can also be present in the composition according to the invention.
Durch die Reaktion des organischen Restes kann insbesondere auch die Temperaturabhängigkeit der Magnetisierung gesteuert werden. Generell gilt, je kürzer die Kette bzw. Länge des organischen Restes ist, desto tiefer ist die Temperatur bei der der Spin-Crossover-Effekt auftritt. Je länger die Kette des organischen Restes ist desto höher ist die Temperatur die aufgewendet werden muss, um ein Spin-Crossover zu ermöglichen. Bevorzugt ist der organische Rest einer Cλ bisThe reaction of the organic residue can in particular also control the temperature dependence of the magnetization. In general, the shorter the chain or length of the organic residue, the lower the temperature at which the spin crossover effect occurs. The longer the chain of the organic residue is, the higher the temperature that has to be applied in order to enable a spin crossover. The organic radical is preferably a C λ bis
C20 bevorzugt eine C5 bis C16 Alkyl- oder Alkenylkette, da diese Verbindungen besonders einfach durch herkömmliche Verfahren hergestellt werden können. Bevorzugt befinden sich mindestens zwei organische Reste an der ampiphilen VerbindungC 20 prefers a C 5 to C 16 alkyl or alkenyl chain, since these compounds are particularly simple by conventional methods can be produced. There are preferably at least two organic radicals on the ampiphilic compound
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiter durch ein magnetisches Material, umfassend einen Träger und eine magnetisierbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 gelöst. Erfindungsgemäß wird ein magnetisches Material erhalten, das entweder einen reversiblen bzw. irreversiblen ferroelektrischen Charakter hat. Die Magnetisierung beruht dabei wie vorstehend erläutert wurde auf einerThe object of the present invention is further achieved by a magnetic material comprising a carrier and a magnetizable composition according to one of claims 1 to 10. According to the invention, a magnetic material is obtained which has either a reversible or irreversible ferroelectric character. As explained above, the magnetization is based on a
Phasenumwandlung der ampiphilen Phase, die in einem bestimmten Temperaturbereich reversibel ist und damit bevorzugt für Lese- und Schreibanwendungen (read and write) verwendet werden kann. Oberhalb dieses materialabhängigen Temperaturfensters ist der Phasenübergang und damit die Magnetisierung irreversibel (die Ausgangsphase wird nicht wieder gebildet) , so dass dieses Material bevorzugt für Nur- Schreibanwendungen (write-only) verwendet wird. Das magnetische Material wird bevorzugt für Anwendungen unterschiedlichster Art eingesetzt, wie beispielsweise Leseköpfe, magnetische Speichermaterialien, molekulare Schalter, etc.Phase conversion of the ampiphile phase, which is reversible in a certain temperature range and can therefore be used preferably for read and write applications (read and write). Above this material-dependent temperature window, the phase transition and thus the magnetization is irreversible (the initial phase is not formed again), so that this material is preferably used for write-only applications. The magnetic material is preferably used for a wide variety of applications, such as read heads, magnetic storage materials, molecular switches, etc.
Bevorzugt ist die magnetisierbare Zusammensetzung als Monolage auf dem Träger angeordnet und ist in einer noch bevorzugteren Ausführungsform ein einfach herzustellender und zu konfigurierender Langmuir-Blodgett Film. Es versteht sich, dass nicht nur Langmuir-Blodgett Film, sondern alle anderen dem Fachmann an sich bekannten Filme bzw. deren Herstellungsverfahren, zB. Rakeln (spin-coating) , Sprühen, Aufdampfen usw. im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.The magnetizable composition is preferably arranged as a monolayer on the carrier and, in an even more preferred embodiment, is a Langmuir-Blodgett film that is easy to manufacture and configure. It goes without saying that not only Langmuir-Blodgett film, but all other films known per se to the person skilled in the art and their production processes, for example. Doctor coating (spin coating), spraying, vapor deposition, etc. can be used in the context of the present invention.
Das erfindungsgemäße magnetische Material kann auch als magnetisierbare Zusammensetzung in Form mehrerer übereinander angeordneter Lagen auf dem Träger aufgebracht sein und ergibt je nach Herstellungsmethode so hoch geordnete und anisotrope als auch nicht strukturierte Filme, insbesondere Langmuir- Blodgett Filme. Langmuir-Blodgett Filme sind dabei insbesondere dann bevorzugt, wenn hoch geordnete oder anisotrope Schichtsysteme eingesetzt werden sollen. Anisotrope Schichtsysteme sind ganz besonders bevorzugt, wenn das erfindungsgemäße magnetische Material mit polarisierender Strahlung wechselwirkt (Licht, Neutronen) . Das erfindungsgemäße Material wird in diesem Fall bevorzugt für Detektoren, LC Displays usw verwendet. Daneben können die Filmlagen auch als sogenannte „Volumenphasen" vorliegen, wenn die verwendeten Liganden untereinander vernetzbar sind und so quervernetzte „Filme" entstehen.The magnetic material according to the invention can also be applied to the carrier as a magnetizable composition in the form of a plurality of layers arranged one above the other and, depending on the production method, results in highly ordered and anisotropic layers as well as unstructured films, especially Langmuir-Blodgett films. Langmuir-Blodgett films are particularly preferred when highly ordered or anisotropic layer systems are to be used. Anisotropic layer systems are very particularly preferred if the magnetic material according to the invention interacts with polarizing radiation (light, neutrons). In this case, the material according to the invention is preferably used for detectors, LC displays, etc. In addition, the film layers can also be present as so-called "volume phases" if the ligands used can be crosslinked with one another and thus cross-linked "films" are formed.
Bevorzugt ist eine zusätzliche Deckschicht über der obersten Lage der magnetischen Zusammensetzung angeordnet um diese vor mechanischen bzw. anderen Einflüssen und Fremdeinwirkungen zu schützen, so dass beispielsweise ein magnetischer Datenträger vor externen Beschädigungen geschützt ist. Die zusätzliche Deckschicht ist bevorzugt transparent und besteht beispielsweise aus handelsüblichen Polymeren, flexiblen Gläsern etc.An additional cover layer is preferably arranged above the uppermost layer of the magnetic composition in order to protect it from mechanical or other influences and external influences, so that, for example, a magnetic data carrier is protected from external damage. The additional cover layer is preferably transparent and consists, for example, of commercially available polymers, flexible glasses, etc.
In einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen magnetischen Materials gemäß der Erfindung wird die magnetisierbare Zusammensetzung erwärmt, so dass die kristalline gepackte ampiphile Phase aufgeschmolzen wird, und dass Gitter der monomolekularen Schichtanordnung aus sterischen Gründen (größere Beweglichkeit der organischen Reste der ampiphilen Phase) deformiert und so die oktaedrische Koordinationssymmetrie um das Metallzentralion herum stört. Dies führt zu einer Verzerrung der oktaederischen Symmetrie durch eine Aufspaltung der Orbitale in zwei Subsets mit t2 bzw. eg Symmetrie und somit zu einem Spinphasenübergang. Anders gesagt, führt das Erwärmen („Aufschmelzen") der ampiphilen Phase zu einer mechanischen Deformierung der laminaren SupraStruktur, die auf der erfindungsgemäßen Anordnung des Metallions mit dem polytopen Liganden basiert .In a preferred method for producing a magnetic material according to the invention, the magnetizable composition is heated so that the crystalline packed ampiphile phase is melted and the lattice of the monomolecular layer arrangement is deformed for steric reasons (greater mobility of the organic residues of the ampiphile phase) and disturbing the octahedral coordination symmetry around the metal central ion. This leads to a distortion of the octahedral symmetry by splitting the orbitals into two subsets with t 2 or e g symmetry and thus to a spin phase transition. In other words, the heating ("melting") of the ampiphilic phase leads to a mechanical deformation of the laminar superstructure which is on the arrangement of the metal ion according to the invention with the polytopic ligand is based.
Bevorzugt wird die magnetisierbare Zusammensetzung auf eine Temperatur von - 50 ° C bis 100 ° C ganz besonders bevorzugt von - 10 ° C bis über 60 ° C erwärmt, so dass eine Vielzahl unterschiedlichster Materialien erhalten werden kann, die ganz besonders bevorzugt bei Raumtemperatur stabil sind und erst später in ein reversibles, bzw. irreversibles spheroelektrisches Material umgewandelt werden. Die Umwandlungstemperatur wird auch wie schon vorstehend erläutert durch die chemische Natur der ampiphilen Phase, insbesondere durch deren Art (Sulfat, Phosphat, etc) und die Art der gebundenen organischen Reste bestimmt.The magnetizable composition is preferably heated to a temperature of from -50.degree. C. to 100.degree. C., very particularly preferably from -10.degree. C. to over 60.degree. C., so that a large number of very different materials can be obtained which are very particularly preferably stable at room temperature and only later be converted into a reversible or irreversible spheroelectric material. As already explained above, the transition temperature is also determined by the chemical nature of the ampiphile phase, in particular by its type (sulfate, phosphate, etc.) and the type of bound organic residues.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind aus den beigefügten Figuren ersichtlich. Es versteht sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung nicht nur auf die im Einzelnen offenbarten Merkmale beschränkt ist, sondern auch auf eine beliebige Kombination der vorstehend erläuterten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale.Further advantages and refinements of the present invention can be seen from the attached figures. It goes without saying that the present invention is not limited only to the features disclosed in detail, but also to any combination of the features explained above and to be explained below.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der magnetisierbaren Zusammensetzung gemäß der Erfindung;Fig. 1 shows a schematic representation of the magnetizable composition according to the invention;
Fig. 2 zeigt Langmuir-Blodgett Mono- bzw. Multilagen erhältlich aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung;2 shows Langmuir-Blodgett monolayers or multilayers obtainable from the composition according to the invention;
Fig. 3 zeigt die SQUID-Magnetisierungskurven zweier Fe (II) -PAC-Langmuir-Blodgett Filme bestehend aus 11 bzw. 15 Monolagen, Fig.4 zeigt schematisch den Einfluss der ampiphilen Phase auf die Orbitalsymmetrie beim Erwärmen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung .3 shows the SQUID magnetization curves of two Fe (II) -PAC-Langmuir-Blodgett films consisting of 11 or 15 monolayers, 4 shows schematically the influence of the ampiphile phase on the orbital symmetry when the composition according to the invention is heated.
Fig.5 zeigt verschiedene Beispiele für erfindungsgemäße polytope Liganden5 shows various examples of polytopic ligands according to the invention
Ausführungsbeispieleembodiments
1. Herstellung einer erfindunqsqemäßen Zusammensetzung1. Production of a composition according to the invention
1.1 Synthese des metallosupramolekularen Polyelektrolyten:1.1 Synthesis of the metallosupramolecular polyelectrolyte:
1,4- bis (2, 2 ' , 6' , 2,2' -Terpyrid-4 ' -yl) Benzol (I) (51,9 mg, 0,039 mmol) in Toluol (100 ml) wurde mit Fe (OAC) 2 ( 16 , 5 mg, 0,092 mmol) in Methanol (30 unter Inertatmosphäre am Rückfluss zur Reaktion gebracht. Nach 30 Minuten wurde die tiefblaue Lösung unter Vakuum aufkonzentriert bis das Reaktionsprodukt MEPE (= metallosupramolekularer Polyelektrolyt) (II) ausfiel. Das Präzipitat wurde mit heißem Toluol gewaschen und getrocknet (Ausbeute 18 %) . Das Präzipitat ist löslich in Methanol und Ethanol, für Zwecke der Elementaranalyse wurde die Verbindung als Bromid durch Präzipitation aus einer wässrigen Lösung isoliert.1,4- bis (2, 2 ', 6', 2,2 '-terpyrid-4'-yl) benzene (I) (51.9 mg, 0.039 mmol) in toluene (100 ml) was treated with Fe (OAC ) 2 (16.5 mg, 0.092 mmol) in methanol (30 under reflux under an inert atmosphere. After 30 minutes, the deep blue solution was concentrated under vacuum until the reaction product MEPE (= metallosupramolecular polyelectrolyte) (II) precipitated. The precipitate became washed with hot toluene and dried (yield 18%) The precipitate is soluble in methanol and ethanol, for elemental analysis the compound was isolated as bromide by precipitation from an aqueous solution.
H NMR (CD3OD, Raumtemperatur): δ = 9.74 (H3 ' ) , 8.95 (H3), 8.75 (HAr) , 8.10 (KBr) : 1602, 1462, 1433, 1403, 1160, 831, 786, 731 cm"1; Elementaranalyse. Berechnet für: C36H24N6FeBr2 6H20 : C 50.0, H 4.2, N 9.7, gefunden: C 49.9, H 3.2, N 9.9.H NMR (CD 3 OD, room temperature): δ = 9.74 (H3 '), 8.95 (H3), 8.75 (HAr), 8.10 (KBr): 1602, 1462, 1433, 1403, 1160, 831, 786, 731 cm "1; Elemental analysis, calculated for: C 36 H 24 N 6 FeBr 2 6H 2 0: C 50.0, H 4.2, N 9.7, found: C 49.9, H 3.2, N 9.9.
1.2 Synthese der erfindungsgemäßen Zusammensetzung1.2 Synthesis of the composition according to the invention
Das in Schritt 1.1 erhaltene Reaktionsprodukt MEPE (II) wurde mit Dihexadekylphosphat (DHP) umgesetzt und ergab denThe reaction product MEPE (II) obtained in step 1.1 was reacted with dihexadekyl phosphate (DHP) and gave the
Polyelektrolyt-ampiphilen Komplex (PAC) wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Unter den speziellen Synthesebedingungen fanden sich 6 DHP Moleküle pro Struktureinheit [Fe3]2+. DHP bildet ein geladenes Wasserstoffbrückennetzwerk das an MEPE über elektrostatische Wechselwirkungen bindet. Der oberflächenaktive Charakter von DHP erlaubt es, den PAC- Komplex an der Luft-Lösungs-Grenzfläche zu bilden. Die entstehende Langmuir-Blodgett Monolage wurde auf einen festen Träger mittels bekannter Techniken transferiert. Langmuir- Blodgett Multilagen wurden durch sukzessive Abscheidung mehrerer Monolagen hintereinander erhalten, wie es z. B in Figur 2 schematisch dargestellt ist.Polyelectrolyte-ampiphilic complex (PAC) as shown in Fig. 1. Found under the special synthesis conditions 6 DHP molecules per structural unit [Fe 3 ] 2+ . DHP forms a charged hydrogen bridge network that binds to MEPE via electrostatic interactions. The surface-active nature of DHP allows the PAC complex to be formed at the air-solution interface. The resulting Langmuir-Blodgett monolayer was transferred to a solid support using known techniques. Langmuir-Blodgett multilayers were obtained by successive deposition of several monolayers in a row, as described, for. B is shown schematically in FIG.
Die magnetischen Eigenschaften der Langmuir-Blodgett Multilagen wurden über temperaturabhängige SQUID-Messungen deren Ergebnisse in Fig. 3 gezeigt sind gemessen. Die Proben waren bis zu Raumtemperatur diamagnetisch aber wurden bei Erwärmen oberhalb der Raumtemperatur paramagnetisch. Der Phasenübergang von diamagnetisch zu paramagnetischen Verhalten ist reversibel.The magnetic properties of the Langmuir-Blodgett multilayers were measured using temperature-dependent SQUID measurements, the results of which are shown in FIG. 3. The samples were diamagnetic up to room temperature but became paramagnetic when heated above room temperature. The phase transition from diamagnetic to paramagnetic behavior is reversible.
Das Auftreten von Paramagnetismus bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bzw. beim erfindungsgemäßen Material ist verbunden mit der Deformation der Koordinationsgeometrie als Resultat des strukturellen Phasenübergangs der amiphilen Mesophase bei erhöhten Temperaturen umgibt, wie es in Figur 4 schematisch gezeigt ist. The occurrence of paramagnetism in the composition according to the invention or in the material according to the invention is associated with the deformation of the coordination geometry as a result of the structural phase transition of the amiphile mesophase at elevated temperatures, as is shown schematically in FIG. 4.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Magnetisierbare Zusammensetzung umfassend ein Koordinationspolymer bestehend aus einer Vielzahl von Polymerbausteinen enthaltend einen polytopen Liganden und ein Metallion, wobei die Polymerbausteine gleich oder verschieden sein können, weiter umfassend eine ampiphile Verbindung.1. Magnetizable composition comprising a coordination polymer consisting of a plurality of polymer building blocks containing a polytopic ligand and a metal ion, wherein the polymer building blocks can be the same or different, further comprising an ampiphilic compound.
2. Magnetisierbare Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der polytope Ligand das folgende Strukturelement aufweist2. Magnetizable composition according to claim 1, characterized in that the polytopic ligand has the following structural element
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wobei R eine polyfunktionelle Einheit ist, Lλ bis L4 gleich oder verschieden sind und ein Donoratom enthält, das in der Lage sind, an ein Metallion koordinativ zu binden und n = 0 oder 1 ist mit der Maßgabe, dass wenigstens zwei n = 1 sind.wherein R is a polyfunctional unit, L λ to L 4 are the same or different and contains a donor atom which is capable of coordinatively binding to a metal ion and n = 0 or 1 with the proviso that at least two n = 1 are.
3. Magnetisierbare Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass R ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend eine C-C, eine C-Heteroatom oder eine Heteroatom- Heteroatom Bindung, eine Cx bis C10 Alkyl oder Alkenylkette, eine α,ω bisfunktionale Kette wie ein α,ω bis-Alkohol, ein α,ω bis-Thiol, ein α,ω bis-Amin, eine ,ω Bicarbonsäure, ein bis-, tris- oder tetrafunktionalisiertes alicyclisches, heterocyclisches, aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem, eine Tris oder Tetracarbonsäure, ein Tris- oder Tetraamin, ein Tris- oder Tetrathiol und ein Tris- oder Tetraalkohol, einen Kronenether, Porphyrine, Porphyrinogene, durch Metallione verknüpfte Komplexe aus Pyridinen, Acetylenen, Bipyridinen.3. Magnetizable composition according to claim 2, characterized in that R is selected from the group comprising a CC, a C hetero atom or a hetero atom hetero atom bond, a C x to C 10 alkyl or alkenyl chain, an α, ω bisfunctional chain such as an α, ω bis alcohol, an α, ω bis thiol, an α, ω bis amine, an, ω bicarboxylic acid, a bis, tris or tetrafunctionalized alicyclic, heterocyclic, aromatic or heteroaromatic ring system, a tris or tetracarboxylic acid, a tris or tetraamine, a tris or tetrathiol and a tris or tetraalcohol, a crown ether, porphyrins, porphyrinogens, complexes of pyridines, acetylenes, bipyridines linked by metal ions.
4. Magnetisierbare Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, 'dass in Lx bis L4 jeweils mindestens zwei Donoratome enthalten sind, die gleich oder verschieden sind4. Magnetizable composition according to claim 3, characterized in that 'L x to L 4 each contain at least two donor atoms which are the same or different
5. Magnetisierbare Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass L1 bis L4 ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus N-Donor- , P-Donor- , S-Donor und O-Donoratomen.5. Magnetizable composition according to claim 4, characterized in that L 1 to L 4 are selected from the group consisting of N-donor, P-donor, S-donor and O-donor atoms.
6. Magnetisierbare Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallion ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den Ionen von Fe, Ru, Mn, Os, Ni , W, V, Nd, Nb, Ta, Hf .6. Magnetizable composition according to one of the preceding claims, characterized in that the metal ion is selected from the group consisting of the ions of Fe, Ru, Mn, Os, Ni, W, V, Nd, Nb, Ta, Hf.
7. Magnetisierbare Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichet, dass die ampiphile Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sulfaten, Sulfonaten, Carboxylaten, Boraten und Phosphaten, die einen organischen Rest enthalten. 7. Magnetizable composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the ampiphile compound is selected from the group consisting of sulfates, sulfonates, carboxylates, borates and phosphates which contain an organic radical.
8. Magnetisierbare Zusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Rest eine gegebenenfalls substituierte C1 bis C20 Alkyl- oder Alkenylkette, eine Aryl- oder Heteroaryl-bzw. eine gemischte Aryl/Heteroarylkette mit 1 bis 15 Aryl- bzw. Heteroaryleinheiten oder eine Aralkylkette mit 1 bis 15 Aralkyleinheiten ist.8. Magnetizable composition according to claim 7, characterized in that the organic radical is an optionally substituted C 1 to C 20 alkyl or alkenyl chain, an aryl or heteroaryl or. is a mixed aryl / heteroaryl chain with 1 to 15 aryl or heteroaryl units or an aralkyl chain with 1 to 15 aralkyl units.
9. Magnetisierbare Zusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Rest eine Cx bis C20, bevorzugt eine C5 bis C16 Alkyl- oder Alkenylkette ist.9. Magnetizable composition according to claim 8, characterized in that the organic radical is a C x to C 20 , preferably a C 5 to C 16 alkyl or alkenyl chain.
10. Magnetisierbare Zusammensetzung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei organische Reste vorhanden sind, die gleich oder verschieden sind.10. Magnetizable composition according to claim 8 or 9, characterized in that there are at least two organic radicals which are the same or different.
11. Magnetisches Material umfassend einen Träger und eine magnetisierbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.11. A magnetic material comprising a carrier and a magnetizable composition according to any one of claims 1 to 10.
12. Magnetisches Material nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisierbare Zusammensetzung als Monolage auf dem Träger angeordnet ist.12. Magnetic material according to claim 11, characterized in that the magnetizable composition is arranged as a monolayer on the carrier.
13. Magnetisches Material nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisierbare Zusammensetzung in mehreren Lagen auf dem Träger angeordnet ist. 13. Magnetic material according to claim 11, characterized in that the magnetizable composition is arranged in several layers on the carrier.
14. Magnetisches Material nach Anspruch 12 oder 13, weiter umfassend eine Deckschicht über der magnetischen Zusammensetzung .14. The magnetic material of claim 12 or 13, further comprising a cover layer over the magnetic composition.
15. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials, wobei die Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 erwärmt wird.15. A method of making a magnetic material, wherein the composition of any one of claims 1 to 10 is heated.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Temperatur von -50°C bis 100°C erwärmt wird.16. The method according to claim 15, characterized in that is heated to a temperature of -50 ° C to 100 ° C.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Temperatur von -10°C bis über 60°C erwärmt wird. 17. The method according to claim 16, characterized in that is heated to a temperature of -10 ° C to over 60 ° C.
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