Publicació a Inorganic Chemistry Frontiers: funcionalització de superfícies amb molècules magnètiques i luminescents de lantànids

La Dra. Elena Bartolomé acaba de publicar a la revista Inorganic Chemistry Frontiers, (IF-7.78) l’article titulat “Towards large area surface functionalization with luminescent and magnetic lanthanoid complexes”, en col·laboració amb la Dra. C. Sañudo, J. Jover i en G. Gabarró, del Dep. de Química Inorgànica i Orgànica de la Universitat de Barcelona, i en Dr. J.R. Zuazo de l’ESRF – ICMM de Madrid.

El dipòsit superficial i homogeni de molècules sobre una àrea del substrat de gran extensió és difícil d’aconseguir, però extremadament important per a les aplicacions proposades de molècules magnètiques en emmagatzematge de dades, processament d’informació o espintrònica molecular.

En aquest treball s’ha presentat un mètode senzill per funcionaritzar àrees de gran superfície i empeltar molècules complexes de manera organitzada. Es mostra una prova de concepte realitzada empeltant els complexos [Ln2(SYML)3(H2O)] de Ln = Eu(III) i Dy(III) sobre Si funcionaritzar, en la qual s’han obtingut cobertures homogènies del Si(100) d’uns 1 cm × 1 cm. En el cas del complex d’Eu, s’ha utilitzat la luminescència per seguir el procés.

Figura 1. Esquerra: (a) el ligand SYMLH2 (b) estructura cristal·lina del complex d’Eu, on cada ligand es mostra d’un color; (c) dimer supramolecular; (d) empaquetament cristal·lí al llarg d’eix-a, i (d) del pla bc. Dreta: possible mode d’empelta de la molècula [Ln2(SYML)3(H2O)] sobre el substrat de Si funcionaritzat.

L’espectroscòpia de masses d’ions secundaris del temps de vol (ToF-SIMS) confirma la presència de la molecular esperada. A més les mesures de difracció de raigs X amb incidència rasant (GIXRD) realitzades en el sincrotró de l’ESRF a Grenoble mostren orientacions preferides i dominis ordenats de les molècules. Les propietats magnètiques i l’anisotropia de la monocapa de molècules empeltades es van examinar mitjançant la tècnica del dicroisme circular magnètic de raigs X (XMCD) al sincrotró ALBA de Barcelona. Els resultats mostren que existeix una fracció de molècules amb una orientació preferida del seu eix fàcil de magnetització a 30° respecte de la direcció normal a la superfície.

Figura 2. (a) Espectres de XAS i XMCD registrats a 6 T i 4 K en funció de l’angle d’incidència del feix respecte a la normal (θ) per a una mostra, de la mostra [Dy2(SYML)3(H2O)] emplatada sobre Si funcionaritzat, I en pols; (b) dependència angular del moment magnètic orbital (mL), espinorial (ms) i total (mTOT). El panell inferior mostra la dependència angular de mTOT(θ) esperada per a molècules amb el seu eix de fàcil imanació (EAM) orientat fora del pla (OOP), dins del pla (IP) i amb un angle alpha = 30°, respecte al substrat normal (vegeu requadre), així com la simulació corresponent a una combinació lineal (LC) del 20% de molècules amb l’EAM orientat a 30° i una fracció del 80% de les molècules amb EAM orientat aleatòriament.