Magdalena Fitta. Zakład Materiałów Magnetycznych i Nanostruktur NZ34

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Magdalena Fitta. Zakład Materiałów Magnetycznych i Nanostruktur NZ34"

Halina Nowacka
6 lat temu
Przeglądów:

1 Magdalena Fitta Zakład Materiałów Magnetycznych i Nanostruktur NZ34

2 Wstęp Funkcjonalność magnetyków molekularnych Efekt magnetokaloryczny- definicja MCE w konwencjonalnych magnetykach MCE w magnetykach molekularnych MCE w oktacyjanometalanach metali przejściowych MCE w analogach błękitu Pruskiego typu bulk MCE w cienkiej warstwie analogu błękitu pruskiego Podsumowanie i wnioski końcowe

3 Układy niskowymiarowe: OD- SMM, 1D- SCM Magnetyki molekularne z mostkakami CN Związki organiczne Związki metaloorganiczne 0D: Single Molecule Magnet Ni12 Mn12 1D: Single Chain Magnet Magnetyzm molekularny Chemia koordynacyjna Inżynieria materiałowa Fizyka N C Cr, Fe Łańcuchowe związki porfiryny C N

4 Gąbki magnetyczne Obecność molekuł gości Ciśnienie Temperatura fotomagnetyzm Efekt magnetokaloryczny Pole magnetyczne Światło MSHG Pole elektryczne Efekt piezolelektryczny

5 1: {[Ni(cyclam)] 3 [Fe(CN) 6 ] 2 } n 2: {[Ni(cyclam)] 3 [Cr(CN) 6 ] 2 } n B. Nowicka, (M. Bałanda, M. Fitta) Cryst. Growth Des., 2016, 16 (8), pp

6 Cu II 2[Mo IV (CN) 8 ] 8H 2 O J. Electrochem. Soc., 144, 11 (1997) J. Am. Chem. Soc., 2006, 128 (1), pp

7 Progress in Chemistry 2017, Vol. 29 Issue (6): Fe III Fe III (CN) 6 cubic NaFe III Fe II (CN) 6 rhombohedral Na 2 Fe II Fe II (CN) 6 Energy Environ. Sci., 2014, 7,

8 Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 125, 2015, Pages Fluorescence microscopy images of HuH7 cells

9 Chłodzenie lub ogrzewanie substancji pod wpływem zmiany pola magnetycznego. S M T, H = H 2 H 1 M T, H T H dh. S M T, H = 0 T C p (T) H0 C p (T) Hi dt T T ad T, H = H 2 H 1 T M T, H C T, H H T H dh

10 Nowoczesne chłodziarki magnetyczne!

Mała masa molowa Po ekspozycji na wilgoć [Mn II (glc) 2

11 Duży spin S => S m =Rln(2S+1) Mała anizotropia magnetyczna * Dominacja oddziaływań ferromagnetycznych Mała masa molowa Po ekspozycji na wilgoć [Mn II (glc) 2 (H 2 O) 2 ] n [Mn II (glc) 2 (H 2 O) 2 ] Chem. Eur. J., 20 (2014), p. 3029

12 [Gd(OH)CO 3 ] n J. Mater. Chem. A, 2 (2014), p [Mn II (H 2 O) 6 ][GdMn II (oda) 3 ] 2 6H 2 O Chem. Commun., 2012,48,

Efekt magnetokaloryczny Gąbki magnetyczne Cienkie warstwy Pole magnetyczne Ciśnienie Czy występuje korelacja pomiędzy strukturą sieci

Jak czynniki zewnętrzne wpływają na obserwowaną zmianę entropii magnetycznej?

13 Efekt magnetokaloryczny Gąbki magnetyczne Cienkie warstwy Pole magnetyczne Ciśnienie Czy występuje korelacja pomiędzy strukturą sieci koordynacyjnych na bazie kompleksów [Nb(CN) 8 ] 4-, [Fe(CN) 6 ] 3- oraz [Cr(CN)] 3- z wielkością MCE? Jak czynniki zewnętrzne wpływają na obserwowaną zmianę entropii magnetycznej? Czy anizotropia kształtu wpływa na wartość mierzonego efektu magnetokalorycznego w cienkiej warstwie analogu błękitu pruskiego. Czy występuje zgodność między wartościami wykładników krytycznych otrzymanych z analizy klasycznej oraz na podstawie wyników efektu magnetokalorycznego?

14 T c : 43 K 68 K 98 K 1: [{[Mn II (pydz)(h 2 O) 2 ][Mn II (H 2 O) 2 ][Nb IV (CN) 8 ]} 2H 2 O] n 2: [{[Mn II (pydz)(h 2 O)][Mn II (H 2 O)][Nb IV (CN) 8 ]}] n 3: [{[Mn II 2(pydz)][Nb IV (CN) 8 ]}] n

15 -H 2 O -H 2 O

17 S ( T, H) m H n n( T C ) 1 1

18 1: {[Ni II (pyrazole) 4 ] 2 [Nb IV (CN) 8 ]. 4H 2 O} n ferromagnetyk 2: {[Mn II (pyrazole) 4 ] 2 [Nb IV (CN) 8 ]. 4H 2 O} n ferrimagnetyk

19 1: {[Ni II (pyrazole) 4 ] 2 [Nb IV (CN) 8 ]. 4H 2 O} n ferromagnetyk 2: {[Mn II (pyrazole) 4 ] 2 [Nb IV (CN) 8 ]. 4H 2 O} n ferrimagnetyk n=0.59 n=0.64

20 Ni 2 -pirazol-nb, T c =13,8K

22 Ferromagnetyk: {Fe II 2[Nb IV (CN) 8 ]. 4H 2 O} n FeNb MnNb Ferrimagnetyk: {Mn II 2[Nb IV (CN) 8 ]. 4H 2 O} n

23 J.H. Belo et al. Appl. Phys. Lett. (2012) S m ( T, H ) T 2/3 c Mn II L [Nb IV (CN) 8 ] 4 1: L=pirydazyna 2: L=imidazol 3: L= pirazol 4: bez ligandu

24 Próbka β γ δ n MCE n teor M II L [Nb IV (CN) 8 ] 4 1: Mn, L=pirydazyna 2: Mn, L=imidazol 3: Mn, L= pirazol 4: Ni, L= pirazol 5: Mn, bez ligandu 6: Fe, bez ligandu deh anh HP deh Model pola średniego Model Heisenberga Model Isinga Model XY model Heisenberga 3D

25 Ni 1.5 [Fe(CN) 6 ] x [Cr(CN) 6 ] 1-x nh 2 O x= n Fe /(n Fe +n Cr ) x Formula 1 Ni 1.5 [Fe(CN) 6 ] Ni Fe/Cr K H 2 O 0.75 Ni 1.5 [Fe(CN) 6 ] 0.75 [Cr(CN) 6 ] Ni 1.5 [Fe(CN) 6 ] 0.50 [Cr(CN) 6 ] Ni 1.5 [Fe(CN) 6 ] 0.25 [Cr(CN) 6 ] Ni 1.5 [Cr(CN) 6 ] CN NC

26 Temperatura krytyczna: T c = 22 K, 30 K, 41 K, 52 K, 60 K Pole koercji: H c = 3.6 koe, 2.5 koe, 1.7 koe, 1 koe, koe

27 RCP ( S ) S m FWHM

+ [Cr(CN) 6 ] 3- + - - + - - + - x 200 H c

28 NiCr substrate Substrate Grubość: 450 nm Szorstkość RMS: 68 nm T c = 66K Ni [Cr(CN) 6 ] x 200 H c = 110 Oe H cii = 70 Oe H dc NiCr substrate 28

29 M. Fitta et al. Eur. J. Inorg. Chem, 2017, 4817

30 n S ( T, H ) H Dla serii związków Mn 2 -L-[Nb(CN) 8 ] (L- ligand mostkujący) gdzie efekt magnetokaloryczny wyznaczono dla próbek niemodyfikowanych oraz poddanych wpływowi czynników zewnętrznych, maksymalna zmiana entropii ΔS max jest proporcjonalna do T c -2/3. Trójwymiarowy model Heisenberga najlepiej opisuje zachowanie krytyczne magnetyków molekularnych z rodziny M 2 -L-[Nb(CN) 8 ] (M= Mn, Fe; L= pirydazyna, imidazol, pirazol). Zatem zmiany strukturalne związane z wprowadzeniem do struktury ligandów mostkujących oraz działanie czynników zewnętrznych nie wpływają znacząco na zachowanie krytyczne materiałów oktacyjanometalanowych. Możliwe jest zaprojektowanie materiałów, w których obszar występowania efektu magnetokalorycznego może być regulowany poprzez zmianę parametru x określającego stechiometrię. W trójskładnikowych analogach błękitu pruskiego: Ni 1.5 [Fe(CN) 6 ] x [Cr(CN) 6 ] 1-x nh 2 O wartość temperatury krytycznej, pole koercji magnetyzacja nasycenia oraz względna moc chłodzenia zmienia się liniowo wraz ze zmianą wartości x. W przypadku cienkiej warstwy analogu pruskiego anizotropia kształtu ma znikomy wpływ na wartość mierzonego efektu magnetokalorycznego: pole demagnetyzacji jest znacznie mniejsze niż pole potrzebne do zaobserwowania znacznych wartości MCE.

1. M. Fitta et al., Magnetocaloric Effect in a Mn 2 -Pyridazine-[Nb(CN) 8 ] Molecular Magnetic Sponge, Eur. J. Inorg. Chem., 2012(2012) 3830 2. M. Fitta et al., Magnetocaloric effect and critical behaviour in Mn 2 -pyridazine- [Nb(CN) 8 ] molecular compound under pressure,j.

,magnetocaloric effect and critical behavior in Mn2-imidazole-[Nb(CN)8] molecular magnetic sponge, J. Magn. Magn. Mater. 396 (2015) 1 5. M. Fitta, et al.

31 1. M. Fitta et al., Magnetocaloric Effect in a Mn 2 -Pyridazine-[Nb(CN) 8 ] Molecular Magnetic Sponge, Eur. J. Inorg. Chem., 2012(2012) M. Fitta et al., Magnetocaloric effect and critical behaviour in Mn 2 -pyridazine- [Nb(CN) 8 ] molecular compound under pressure,j. Phys.: Condensed Matter, 25 (2013) , 3. M. Fitta et al., Magnetocaloric effect in M 2 -pyrazole-[nb(cn) 8 ] (M = Ni, Mn) molecular compounds, J. Phys.: Condensed Matter, 24 (2012) , 4. M. Fitta, et al.,magnetocaloric effect and critical behavior in Mn2-imidazole-[Nb(CN)8] molecular magnetic sponge, J. Magn. Magn. Mater. 396 (2015) 1 5. M. Fitta, et al., Dinuclear molecular magnets with unblocked magnetic connectivity: magnetocaloric effect, RSC Advances, 8 (2018) 14640, 6. R. Pełka, et al. Molecular realizations of 3D Heisenberg magnet: critical scaling, Journal of Alloys and Compounds, 765 (2018) 520, 7. M. Fitta et al. Tunable critical temperature and magnetocaloric effect in ternary Prussian blue analogue, J. Magn. Magn. Mater. 465 (2018) M. Fitta et al.,the Magnetocaloric Effect in the Thin Film of a Prussian Blue Analogue, Eur. J. Inorg. Chem., 2017 (2017) 4817, 9. M. Fitta, R. Pełka, P. Konieczny, M. Bałanda, Multifunctional Molecular Magnets: Magnetocaloric Effect in Octacyanometallates, Crystals 2019, 9(1), 9

32 Maria Bałanda, Robert Pełka, Piotr Konieczny, Tadeusz Wasiutyński, Wojciech Sas Dawid Pinkowicz, Tomasz Korzeniak, Barbara Sieklucka Marian Mihalik, Maria Zentkova

Podobne dokumenty

Czy warto jeszcze badad efekt magnetokaloryczny? O nowym kierunku prac nad magnetycznym chłodzeniem

Czy warto jeszcze badad efekt magnetokaloryczny? O nowym kierunku prac nad magnetycznym chłodzeniem Piotr Konieczny Zakład Materiałów Magnetycznych i Nanostruktur NZ34 Kraków 22.06.2017 Efekt magnetokaloryczny