ИСТИНА

Материалы со свойствами молекулярных магнетиков представляют высокий интерес из-за возможности создания на их основе ячеек памяти сверхмалого (вплоть до 1 молекулы) размера и применения их в квантовых компьютерах. Существенной их проблемой, однако, является возможность релаксации намагниченности по обменному механизму между соседними парамагнитными ионами, что ведет к понижению барьера и времени магнитной релаксации молекулярного магнетика. Вероятность релаксации намагниченности по обменному механизму можно снизить путем магнитного разбавления парамагнитных ионов в твёрдых матрицах. Благодаря своей высоким пористости, удельной поверхности и объёму пор, аэрогели на основе диоксида кремния являются хорошим кандидатом на роль таких матриц. Однако ранее аэрогели не были использованы для получения материалов со свойствами молекулярных магнетиков. Таким образом, целью данной работы являлась демонстрация эффекта магнитного разбавления ионов кобальта, хемосорбированных в матрице аэрогелей SiO2, модифицированных N-3-(триметоксисилилпропил)этилендиамином (EDTMS). Для синтеза аэрогелей со свойствами молекулярных магнетиков использовали золь-гель метод: спиртовой золь метилтриметоксисилана был гелирован введением EDTMS: 0-15 мольн. % к количеству SiO2 прекурсоров. Полученный лиогель был модифицирован Co(II) путем вымачивания в изопропанольном (ИПС) растворе Co(NO3)2*6H2O с последующей промывкой гелей чистым ИПС 4 раза. Аэрогели были получены путём сушки в лиогелей в сверхкритическом CO2 (Tкр = 31.8°C, Pкр = 72.8 Бар) при 50°C и 150 Бар. В ходе сорбции кобальта лиогели приобретали фиолетовую окраску, причем количество кобальта сразу после сорбции и после окончания промывки ИПС увеличивалось с долей EDTMS в лиогеле. Полученные аэрогели также были окрашены, причем концентрация кобальта линейно зависела от доли EDTMS в аэрогеле, изменяясь от 2 до 332 мМ по данным РСМА т.е. варьирование доли en-групп в матрице аэрогелей позволяло с легкость управлять концентрацией кобальта. По данным УФ-видимой спектроскопии диффузного отражения координация кобальта в матрице полученных аэрогелей, модифицированных EDTMS, близка к модельному координационному соединению [Co(en)(MeCN)](NO3)2. По данным картирования РСМА и РЭМ в режиме обратно рассеянных электронов, кобальт был однородно распределен по поверхности аэрогелей. Модификация аэрогелей кобальтом приводила к существенному изменению их микроструктуры с волокнистой на хлопьеобразную, при этом объемная пористость образцов возрастала с 41-66% до 70-78%, а удельная поверхность образцов с 60-524 до 168-585 м2/г. Путем варьирования доли en-групп на поверхности аэрогелей удалось осуществить разбавление кобальта в 3-38 л/моль, что приводило к росту барьера магнитной релаксации в полученных материалах со свойствами молекулярных магнетиков с 4 до 16К при величине времени наискорейшей магнитной релаксации 1-4.2*10-6 с.