Magnetismo Molecular Pós-graduação do Instituto de Física Universidade Federal Fluminense Mario Reis.

Apresentação em tema: "Magnetismo Molecular Pós-graduação do Instituto de Física Universidade Federal Fluminense Mario Reis."— Transcrição da apresentação:

1 Magnetismo Molecular Pós-graduação do Instituto de Física Universidade Federal Fluminense Mario Reis

2 1ª aula 1. Introdução 1.1. O que são magnetos moleculares? 1.2. História dos magnetos moleculares 2. Aspectos Químicos 2.1. Magnetos orgânicos 2.2. Magnetos metal-orgânicos 2.3. Magnetos inorgânicos 2.4. Magnetos uni-moleculares

3 Introdução O que são magnetos moleculares

4 Introdução » o que são magnetos moleculares Magnetismo convencional (principais características) : – magnetismo cooperativo 3D – interações de longo alcance direta ou indireta – transições de fase – ordenamento espontâneo – Orbitais d (metais de transição) e/ou f (lantanídeos) – Co metálico e manganitas (AMnO3). – magnetismo não cooperativo de baixa dimensionalidade – interações de curto alcance direta ou indireta – NÃO apresentam transições de fase – ordenamento espontâneo: magnetos uni-moleculares – Orbitais d, f e/ou p (O, N) – Puramente orgânicos, clusters e cadeias Magnetismo molecular (principais características – exceto puramente p): O C N Neste caso pode haver assinaturas de Magnetismo convencional

5 Introdução » o que são magnetos moleculares

6 Introdução História dos magnetos moleculares

7 Introdução » história dos magnetos moleculares O magnetismo molecular nasceu em 1952, com a observação de interações magnéticas em um dímero de Cu: acetato de cobre monohidrato.

8 Introdução » história dos magnetos moleculares

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11 P R O G R A M A 1.Introdução – O que são mm; história. 2.Aspectos Químicos – Magnetos orgânicos, metal-orgânicos e inorgânicos. 3.Aspectos Físicos – Mecânica quântica: orbitais, operadores e acoplamento de spins, teoria de pertubação. – Interações magnéticas: direta, indireta, anti-simétrica, spin- órbita, Zeeman e dipolar. – Termodinâmica e conexão com ME: susceptibilidade magnética – Elaboração de modelos

12 Aspectos Químicos ● Magnetos orgânicos ● Magnetos metal-orgânicos ● Magnetos inorgânicos ● Magnetos uni-moleculares

13 Aspectos Químicos ● Magnetos orgânicos ● Magnetos metal-orgânicos ● Magnetos inorgânicos ● Magnetos uni-moleculares

14 Aspectos químicos » magnetos orgânicos Magnetos orgânicos ● Magnetismo devido a apenas orbitais s e p. ● Número impar de elétrons. ● Moléculas muito reativas. Solução: inclusão de anéis aromáticos ou substituintes de elevado volume, dificultando o acesso ao elétron desemparelhado. ● ↓ ● SOMO: Singly Occupied Molecular Orbital

15 C: preto N: cinza escuro O: cinza claro Aspectos químicos » magnetos orgânicos ● diferentes substituições ● diferentes configurações magnéticas

16 Aspectos químicos » magnetos orgânicos C: preto N: cinza escuro S: cinza claro ● substituições em diferentes posições ● antiferromagnetismo, ferromagnetismo fraco e transições de spin-Peierls ● cristalinidade fraca, sendo difícil a determinação das estruturas cristalinas ● Forte estrutura 3D, fortalecendo o magnetismo ● antiferromagnetismo, ferromagnetismo fraco e transições de spin-Peierls

17 Aspectos químicos » magnetos orgânicos ● TDAE-C60 ● NH3K 3-x Rb x -C60 ● superparamagnetismo, antiferromagnetismo C60

18 Aspectos Químicos ● Magnetos orgânicos ● Magnetos metal-orgânicos ● Magnetos inorgânicos ● Magnetos uni-moleculares

19 Magnetos metal-orgânicos ● Otimizar as propriedades magnéticas sem perder o controle dos processos de química orgânica: adicionar ions 3d. ● Dividem-se em dois grupos: – Camada fechada: componente orgânica NÃO contribui para o magnetismo. – Camada aberta: componente orgânica contribui para o magnetismo. Aspectos químicos » magnetos metal-orgânicos

20 Sistemas de camada fechada Tc=5.6 K ● Azuis da Prússia com V e Cr » Tc=315 K ● Possivel fazer design de materiais para aplicações Aspectos químicos » magnetos metal-orgânicos

21 [N(CN) 2 ] [C(CN) 3 ] ● Grupo dicianamida curto e promove interações entre ions metálicos. ● Vários tipos de ordenamento: ferro- antiferro-,... Aspectos químicos » magnetos metal-orgânicos

22 Sistemas de camada aberta C: preto N: cinza escuro Temperatura crítica acima da tempertura de decomposição em 350 K Ferromagnético a 5 K Aspectos químicos » magnetos metal-orgânicos

23 Aspectos Químicos ● Magnetos orgânicos ● Magnetos metal-orgânicos ● Magnetos inorgânicos ● Magnetos uni-moleculares

24 Magnetos inorgânicos Dividem-se em dois grandes grupos: Estrutura magnética 3D: metais e outros materiais que apresentam 'magnetismo convencional'. Estrutura de baixa dimensionalidade magnética: magnetos moleculares. Aspectos químicos » magnetos inorgânicos

25 Cluster (dímero)

26 Aspectos químicos » magnetos inorgânicos uni-dimensional (cadeia dupla)

27 bi-dimensional

28 Aspectos Químicos ● Magnetos orgânicos ● Magnetos metal-orgânicos ● Magnetos inorgânicos ● Magnetos uni-moleculares

29 Aspectos químicos » magnetos uni-moleculares Magnetos uni-moleculares ● Metal-orgânicos ou inorgânicos ● Cluster isolados ● Forte anisotropia ● Spin líquido alto (s=10) ● Comportam-se como magneto convencional ● Apresentam efeitos quânticos: tunelamento quântico da magnetização ● Mono-dispersos Mn12- acetato

30 Aspectos químicos: resumo Aspectos químicos

31 FIM 1ª AULA