Cyclopentadienyl-based lanthanoid complexes exhibiting magnetic and luminescence properties

Tässä tutkielmassa tutustutaan yhdisteisiin, joilla on sekä mielenkiintoisia magneettisia että optisia ominaisuuksia. Lisäksi perehdytään yhdisteiden rakenteen, magneettisten ja optisten ominaisuuksien väliseen suhteeseen. Tutkielman koostuu sekä kirjallisesta että kokeellisesta osasta. Kirjallisess...

Täydet tiedot

Bibliografiset tiedot
Päätekijä: Barkas, Essi
Muut tekijät: Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Faculty of Sciences, Kemian laitos, Department of Chemistry, Jyväskylän yliopisto, University of Jyväskylä
Aineistotyyppi: Pro gradu
Kieli:eng
Julkaistu: 2021
Aiheet:
Linkit: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/77668
_version_ 1828193065481797632
author Barkas, Essi
author2 Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Kemian laitos Department of Chemistry Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_facet Barkas, Essi Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Kemian laitos Department of Chemistry Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä Barkas, Essi Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Kemian laitos Department of Chemistry Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_sort Barkas, Essi
datasource_str_mv jyx
description Tässä tutkielmassa tutustutaan yhdisteisiin, joilla on sekä mielenkiintoisia magneettisia että optisia ominaisuuksia. Lisäksi perehdytään yhdisteiden rakenteen, magneettisten ja optisten ominaisuuksien väliseen suhteeseen. Tutkielman koostuu sekä kirjallisesta että kokeellisesta osasta. Kirjallisessa osassa perehdytään yksittäismolekyylimagneetteihin ja luminesenssiin, sekä lantanoseeni-komplekseihin, joilla on edellä mainittuja ominaisuuksia. Kompleksien synteettiset, rakenteelliset ja fysikaalisten ominaisuuksien yksityiskohdat käydään läpi, jonka jälkeen perehdytään yhdisteisiin, joissa magneettiset ja optiset ominaisuudet ovat yhdistetty. Tällaiset optomagneettiset yhdisteet eivät kuitenkaan pohjaudu lantanoseeneihin, joten tutkielmassa esitellään muita lantanoideihin pohjautuvia komplekseja, joissaa hyödynnetään donori-atomeja sisältäviä ligandeja. Nämä kompleksit eivät kuitenkaan luo optimaalista ligandikenttää, minkä takia näiden kompleksien magneettiset ominaisuudet ovat huonompia kuin lantanoseeneilla. Vaikka yksittäismolekyylimagneettien suunnittelu on kehittynyt paljon viime vuosina, vain yksi lantanoseeni yksittäismolekyylimagneetti, joka säilyttää ominaisuutensa nestemäisen typen kiehumispisteen (77 K) yläpuolella, on olemassa. Tämä johtuu siitä, että sellaisten lantanoidi-kompleksien syntetisointi, joilla on optimaalinen ligandikenttä, on haastavaa, koska lantanoidit suosivat korkeita koordinaatiolukuja. Yleensä trivalenttiset lantanoidien kompleksit omaavat paremmat magneettiset ominaisuudet kuin divalenttiset, mutta tämä trendi on päinvastainen luminesenssin osalta. Tästä syystä optomagneettisten kompleksien synteesi vaatii hyviä antenni-ligandeja, jotka siirtävät energiaa lantanoidille vahvistaen sen luminesenssia. Tästä syystä aryyli-substituoidut syklopentadieeniligandit voisivat olla erittäin lupaavia lähtöaineita optomagneettisten yhdisteiden valmistuksessa. Kokeellinen osa keskittyy aryyli-substituoitujen syklopentadieenien yttrium-komplekseihin, sillä näiden ligandien rakenteelliset ominaisuudet voisivat vahvistaa sekä magneettisia että luminesenssi ominaisuuksia. Kokeellisessa osassa syntetisoitiin kaksi ligandia, jotka olivat 1,2,4-trifenyylisyklopenta-1,3-dieeni sekä 2-(2,3,4,5-tetrafenyylisyklopenta-2-4-dienyyli)-1-(p-tolyyli)hydratsoni. Molemmista rakenteista mitattiin yksittäiskide-röntgendiffraktion avulla kiderakenteet. Ligandit deprotonoitiin, jolloin niistä saatiin alkalisuoloja sekä kaliumin, että litiumin kanssa. Ligandien alkalisuolat etenkin litiumin tapauksessa olivat todella herkkiä, ja ne hajosivat hanskakaapissa muutaman viikon kuluessa. Yllä mainittuja deprotonoituja ligandeja käytettiin homoleptisten yttium-kompleksien synteeseissä. Myös sellaisia heteroleptisiä rakenteita pyrittiin syntetisoimaan, joissa toinen ligandi on aryyli-substituoitu ja toinen on alkyyli-substituoitu. Yhdestäkään kompleksista ei kuitenkaan saatu kiteistä tuotetta, minkä takia kiderakennetta ei voitu mitata. Jos halutut yhdisteet olisi saatu karakterisoitua täysin, niiden magneettisia ja luminesenssi ominaisuuksia olisi voitu mitata. Yksittäismolekyylimagneetteja voitaisiin tulevaisuudessa soveltaa esimerkiksi korkean tallennuskapasiteetin muisteissa, spintroniikassa sekä kvanttilaskennassa. Etenkin muistin tallennuksessa näistä molekulaarisista magneeteista voitaisiin hyötyä, sillä ne mahdollistavat erittäin pienien tallennuslevyjen valmistuksen. Lisäksi optimagneettisia yhdisteitä voitaisiin soveltaa optisten molekulaaristen termometrien suunnittelussa.
first_indexed 2021-09-06T20:01:37Z
format Pro gradu
fullrecord [{"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Moilanen, Jani", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.author", "value": "Barkas, Essi", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "author", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.accessioned", "value": "2021-09-06T05:51:26Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "accessioned", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.available", "value": "2021-09-06T05:51:26Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "available", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.issued", "value": "2021", "language": "", "element": "date", "qualifier": "issued", "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.uri", "value": "https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/77668", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "uri", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "T\u00e4ss\u00e4 tutkielmassa tutustutaan yhdisteisiin, joilla on sek\u00e4 mielenkiintoisia magneettisia ett\u00e4 optisia ominaisuuksia. Lis\u00e4ksi perehdyt\u00e4\u00e4n yhdisteiden rakenteen, magneettisten ja optisten ominaisuuksien v\u00e4liseen suhteeseen. Tutkielman koostuu sek\u00e4 kirjallisesta ett\u00e4 kokeellisesta osasta. Kirjallisessa osassa perehdyt\u00e4\u00e4n yksitt\u00e4ismolekyylimagneetteihin ja luminesenssiin, sek\u00e4 lantanoseeni-komplekseihin, joilla on edell\u00e4 mainittuja ominaisuuksia. Kompleksien synteettiset, rakenteelliset ja fysikaalisten ominaisuuksien yksityiskohdat k\u00e4yd\u00e4\u00e4n l\u00e4pi, jonka j\u00e4lkeen perehdyt\u00e4\u00e4n yhdisteisiin, joissa magneettiset ja optiset ominaisuudet ovat yhdistetty. T\u00e4llaiset optomagneettiset yhdisteet eiv\u00e4t kuitenkaan pohjaudu lantanoseeneihin, joten tutkielmassa esitell\u00e4\u00e4n muita lantanoideihin pohjautuvia komplekseja, joissaa hy\u00f6dynnet\u00e4\u00e4n donori-atomeja sis\u00e4lt\u00e4vi\u00e4 ligandeja. N\u00e4m\u00e4 kompleksit eiv\u00e4t kuitenkaan luo optimaalista ligandikentt\u00e4\u00e4, mink\u00e4 takia n\u00e4iden kompleksien magneettiset ominaisuudet ovat huonompia kuin lantanoseeneilla.\n\nVaikka yksitt\u00e4ismolekyylimagneettien suunnittelu on kehittynyt paljon viime vuosina, vain yksi lantanoseeni yksitt\u00e4ismolekyylimagneetti, joka s\u00e4ilytt\u00e4\u00e4 ominaisuutensa nestem\u00e4isen typen kiehumispisteen (77 K) yl\u00e4puolella, on olemassa. T\u00e4m\u00e4 johtuu siit\u00e4, ett\u00e4 sellaisten lantanoidi-kompleksien syntetisointi, joilla on optimaalinen ligandikentt\u00e4, on haastavaa, koska lantanoidit suosivat korkeita koordinaatiolukuja. Yleens\u00e4 trivalenttiset lantanoidien kompleksit omaavat paremmat magneettiset ominaisuudet kuin divalenttiset, mutta t\u00e4m\u00e4 trendi on p\u00e4invastainen luminesenssin osalta. T\u00e4st\u00e4 syyst\u00e4 optomagneettisten kompleksien synteesi vaatii hyvi\u00e4 antenni-ligandeja, jotka siirt\u00e4v\u00e4t energiaa lantanoidille vahvistaen sen luminesenssia. T\u00e4st\u00e4 syyst\u00e4 aryyli-substituoidut syklopentadieeniligandit voisivat olla eritt\u00e4in lupaavia l\u00e4ht\u00f6aineita optomagneettisten yhdisteiden valmistuksessa.\n\nKokeellinen osa keskittyy aryyli-substituoitujen syklopentadieenien yttrium-komplekseihin, sill\u00e4 n\u00e4iden ligandien rakenteelliset ominaisuudet voisivat vahvistaa sek\u00e4 magneettisia ett\u00e4 luminesenssi ominaisuuksia. Kokeellisessa osassa syntetisoitiin kaksi ligandia, jotka olivat 1,2,4-trifenyylisyklopenta-1,3-dieeni sek\u00e4 2-(2,3,4,5-tetrafenyylisyklopenta-2-4-dienyyli)-1-(p-tolyyli)hydratsoni. Molemmista rakenteista mitattiin yksitt\u00e4iskide-r\u00f6ntgendiffraktion avulla kiderakenteet. Ligandit deprotonoitiin, jolloin niist\u00e4 saatiin alkalisuoloja sek\u00e4 kaliumin, ett\u00e4 litiumin kanssa. Ligandien alkalisuolat etenkin litiumin tapauksessa olivat todella herkki\u00e4, ja ne hajosivat hanskakaapissa muutaman viikon kuluessa.\n\nYll\u00e4 mainittuja deprotonoituja ligandeja k\u00e4ytettiin homoleptisten yttium-kompleksien synteeseiss\u00e4. My\u00f6s sellaisia heteroleptisi\u00e4 rakenteita pyrittiin syntetisoimaan, joissa toinen ligandi on aryyli-substituoitu ja toinen on alkyyli-substituoitu. Yhdest\u00e4k\u00e4\u00e4n kompleksista ei kuitenkaan saatu kiteist\u00e4 tuotetta, mink\u00e4 takia kiderakennetta ei voitu mitata. Jos halutut yhdisteet olisi saatu karakterisoitua t\u00e4ysin, niiden magneettisia ja luminesenssi ominaisuuksia olisi voitu mitata.\n\nYksitt\u00e4ismolekyylimagneetteja voitaisiin tulevaisuudessa soveltaa esimerkiksi korkean tallennuskapasiteetin muisteissa, spintroniikassa sek\u00e4 kvanttilaskennassa. Etenkin muistin tallennuksessa n\u00e4ist\u00e4 molekulaarisista magneeteista voitaisiin hy\u00f6ty\u00e4, sill\u00e4 ne mahdollistavat eritt\u00e4in pienien tallennuslevyjen valmistuksen. Lis\u00e4ksi optimagneettisia yhdisteit\u00e4 voitaisiin soveltaa optisten molekulaaristen termometrien suunnittelussa.", "language": "fi", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Submitted by Paivi Vuorio (paelvuor@jyu.fi) on 2021-09-06T05:51:26Z\nNo. of bitstreams: 0", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Made available in DSpace on 2021-09-06T05:51:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0\n Previous issue date: 2021", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.extent", "value": "71", "language": "", "element": "format", "qualifier": "extent", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.mimetype", "value": "application/pdf", "language": null, "element": "format", "qualifier": "mimetype", "schema": "dc"}, {"key": "dc.language.iso", "value": "eng", "language": null, "element": "language", "qualifier": "iso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights", "value": "In Copyright", "language": "en", "element": "rights", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.other", "value": "single-molecule magnets", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.other", "value": "optical thermometers", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.other", "value": "lanthanoid complexes", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.title", "value": "Cyclopentadienyl-based lanthanoid complexes exhibiting magnetic and luminescence properties", "language": "", "element": "title", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.type", "value": "master thesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.urn", "value": "URN:NBN:fi:jyu-202109064788", "language": "", "element": "identifier", "qualifier": "urn", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Pro gradu -tutkielma", "language": "fi", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Master\u2019s thesis", "language": "en", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Faculty of Sciences", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Kemian laitos", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Department of Chemistry", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "Jyv\u00e4skyl\u00e4n yliopisto", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "University of Jyv\u00e4skyl\u00e4", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Ep\u00e4orgaaninen kemia", "language": "fi", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Inorganic Chemistry", "language": "en", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "yvv.contractresearch.funding", "value": "0", "language": "", "element": "contractresearch", "qualifier": "funding", "schema": "yvv"}, {"key": "dc.type.coar", "value": "http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc", "language": null, "element": "type", "qualifier": "coar", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accesslevel", "value": "restrictedAccess", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "accesslevel", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.publication", "value": "masterThesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": "publication", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.oppiainekoodi", "value": "40312", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "oppiainekoodi", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "luminesenssi", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "magneettiset ominaisuudet", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "ep\u00e4orgaaninen kemia", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "kompleksiyhdisteet", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "luminescence", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "magnetic properties", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "inorganic chemistry", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "coordination complexes", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.content", "value": "fulltext", "language": null, "element": "format", "qualifier": "content", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.url", "value": "https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "url", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accessrights", "value": "P\u00e4\u00e4sy\u00e4 osaan aineistoa on rajoitettu. Aineisto on luettavissa Jyv\u00e4skyl\u00e4n yliopiston kirjaston <a href=\"https://kirjasto.jyu.fi/kokoelmat/arkistotyoasema\">arkistoty\u00f6asemalta</a>.", "language": "fi", "element": "rights", "qualifier": "accessrights", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accessrights", "value": "<br><br>Part of the work has restricted access. Therefore the material can be read only at the archival <a href=\"https://kirjasto.jyu.fi/collections/archival-workstation\">workstation</a> at Jyv\u00e4skyl\u00e4 University Library reserved for the use of archival materials.", "language": "en", "element": "rights", "qualifier": "accessrights", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.okm", "value": "G2", "language": null, "element": "type", "qualifier": "okm", "schema": "dc"}]
id jyx.123456789_77668
language eng
last_indexed 2025-03-31T20:02:05Z
main_date 2021-01-01T00:00:00Z
main_date_str 2021
publishDate 2021
record_format qdc
source_str_mv jyx
spellingShingle Barkas, Essi Cyclopentadienyl-based lanthanoid complexes exhibiting magnetic and luminescence properties single-molecule magnets optical thermometers lanthanoid complexes Epäorgaaninen kemia Inorganic Chemistry 40312 luminesenssi magneettiset ominaisuudet epäorgaaninen kemia kompleksiyhdisteet luminescence magnetic properties inorganic chemistry coordination complexes
title Cyclopentadienyl-based lanthanoid complexes exhibiting magnetic and luminescence properties
title_full Cyclopentadienyl-based lanthanoid complexes exhibiting magnetic and luminescence properties
title_fullStr Cyclopentadienyl-based lanthanoid complexes exhibiting magnetic and luminescence properties Cyclopentadienyl-based lanthanoid complexes exhibiting magnetic and luminescence properties
title_full_unstemmed Cyclopentadienyl-based lanthanoid complexes exhibiting magnetic and luminescence properties Cyclopentadienyl-based lanthanoid complexes exhibiting magnetic and luminescence properties
title_short Cyclopentadienyl-based lanthanoid complexes exhibiting magnetic and luminescence properties
title_sort cyclopentadienyl based lanthanoid complexes exhibiting magnetic and luminescence properties
title_txtP Cyclopentadienyl-based lanthanoid complexes exhibiting magnetic and luminescence properties
topic single-molecule magnets optical thermometers lanthanoid complexes Epäorgaaninen kemia Inorganic Chemistry 40312 luminesenssi magneettiset ominaisuudet epäorgaaninen kemia kompleksiyhdisteet luminescence magnetic properties inorganic chemistry coordination complexes
topic_facet 40312 Epäorgaaninen kemia Inorganic Chemistry coordination complexes epäorgaaninen kemia inorganic chemistry kompleksiyhdisteet lanthanoid complexes luminescence luminesenssi magneettiset ominaisuudet magnetic properties optical thermometers single-molecule magnets
url https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/77668 http://www.urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-202109064788
work_keys_str_mv AT barkasessi cyclopentadienylbasedlanthanoidcomplexesexhibitingmagneticandluminescenceproperties