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 huono
mpia 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.
...
