Cooperative effects in non-cyclic and cyclic FeIII/4f coordination clusters

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Grundlagenforschung von molekularem Magnetismus am Beispiel von FeIII/4f-Koordinationsclustern und deren Anwendungsmöglichkeiten. Es wurden in dieser Arbeit zahlreiche FeIII/4f-Verbindungen diskutiert. Dreiwinklige oxo-verbrückte [FeIII 3O]-Verbindungen mit verschiedenen Carboxylaten dienten als Vorläufer. Diese halfen den Mechanismus der selbst-organisierten Reaktionen in dieser Arbeit besser zu verstehen. Andere Verbindugen wurden gezielt synthetisiert um als Referenzverbindungen die Eigenschaften der untersuchten Materialien zu verstehen.
Die Diskussion der Ergebnisse wurde in drei Kapiteln aufgeteilt.
Kapitel 2 stellt eine Vergleichsstudie dar. Es beschäftigt sich mit der fundamentalen Größe/Ursache des einzelmolekularmagnetischen Verhaltens, der magnetischen Anisotropie. Darin wurde diskutiert, ob die elektronische Natur von organischen Substituenten die magnetische Anisotropie beeinflusst. Dazu wurde ein tetranuklearer {Fe2Dy2}- Koordinationscluster ausgewählt, der aus einer oxo-verbrückten {FeIII 3O}-Verbindung mit Benzoatliganden, einem Triethanolaminliganden und Dysprosium(III)-Nitrat synthetisiert wurde. Durch Verwendung der Lanthanoiden(III)-Nitrate konnte eine Serie von {Fe2Ln2} fast vollständig synthtetisiert werden (Ln= Ce bis Yb und Y). Darüberhinaus wurden über 25 {Fe2Dy2}-Analoge Verbindungen mit verschiedenen Carboxylaten und/ oder Ligand Kombinationen hergestellt. Sowohl die {Fe2Ln2}-Serie als auch die {Fe2Dy2}- Koordinationscluster wurden mittels magnetischer Suszeptibilitätsmessungen, Mössbauer Spektroskopie und Elektronenspinresonanz-Spektroskopie (ESR) untersucht. Sowohl für die Serie als auch für die Substituenten wurden theoretische Rechnungen durchgeführt.
Diese Arbeit kommt zu dem Ergebnis, dass der Substituentenaustausch einen signifikanten Effekt auf die magnetische Anisotropie und somit auf das einzelmolekülmagnetische Verhalten hat. Die magnetische Relaxation und verwandte Prozesse, jedoch nicht das statische magnetische Verhalten (Kollektiver Magnetismus) wurden stark beeinflusst.