В спин-переменном комплексе железа (III) с дендримерным ветвлением второй генерации обнаружено новое явление – «магнито-ферроэлектрический кроссовер», заключающееся в одновременном, синхронном изменении спинового состояния и электрической поляризации центров Fe(III) в процессе спинового перехода. Второй яркой особенностью данного соединения является сосуществование в одном и том же материале магнитного упорядочения (4.2-50 К), магнито-электрического эффекта (50-200 К) и спин-кроссовер перехода (200-330 К). 

Лаборатория молекулярной радиоспектроскопии КФТИ КазНЦ РАН.
Руководитель: Домрачева Н.Е.
Исполнители: Домрачева Н.Е., Воробьёва В.Е. (КФТИ КазНЦ РАН), Зуева Е.М.(КНИТУ), Пятаев А.В.(КФУ); Груздев М.С., Червонова У.В (ИХР РАН).

Необычное магнитное поведение первого дендримерного комплекса Fe(III) с основной формулой [Fe(L)₂]⁺Cl^-.H₂O, созданного на основе разветвлённого основания Шиффа, изучено методом ЭПР и мёссбауэровской спектроскопии. ЭПР показал, что комплекс состоит из трёх типов магнитных центров железа: одного S = 1/2 низкоспинового (НС) и двух S = 5/2 высокоспиновых центров с сильно (ВС₁) и слабо искажёнными (ВС₂) октаэдрическими кристаллическими полями. Анализ поведения интегральной интенсивнос-ти линий спектра ЭПР от температуры позволил установить, что дендримерный комплекс Fe(III) имеет различное поведение в трёх температурных интервалах. Первый (4.2-50 К) интервал соответствует антиферромагнитным обменным взаимодействиям между НС-НС, ВС-НС и ВС-ВС центрами. Появление магнитоэлектрического эффекта регистрируется во втором (50-200 К) интервале, в то время как спин-кроссовер переход между ВС₂ <=> НС центрами наблюдается в третьем (200-330 К) температурном интервале. Исследование динамики изменения числа ВС₂ - центров относительно НС - центров показало, что в сис теме реализуется спин-кроссовер переход с плавным изменением спиновых состояний. Анализ поведения магнитных параметров ВС₂ - центров в процессе спинового перехода (большое отклонение величины g – фактора от чисто спинового значения и монотонный рост величин g- и D-тензоров в ходе спинового перехода) позволил сделать вывод, что в дендримерном комплексе Fe(III) наблюдается новое явление: «магнито-ферроэлектрический кроссовер», заключающееся в одновременном изменении спинового состояния и электрической поляризации центров Fe(III). Сосуществование магнитного упорядочения, магнитоэлектрического эффекта и спин-кроссовер перехода в одном и том же материале наблюдалось впервые. Результаты мёссбауэровской спектроскопии подтвердили наличие антиферромагнитных обменных взаимодействий при низкой температуре и существование спинового перехода с Т_1/2 = 312 К. 

Рис. Температурные зависимости интегральной интенсивности линий спектра ЭПР (а) и изменения числа НС и ВС центров (б).

П.6. Актуальные проблемы физики конденсированных сред, в том числе квантовой макрофизики, мезоскопики, физики наноструктур, спинтроники, сверхпроводимос-ти.

Публикации:

1. Domracheva N.E., Pyataev A.V., Vorobeva V.E., Zueva E.M.: Detailed EPR study of spin crossover dendrimeric iron(III) complex. J. Phys. Chem. B 117, 7833-7842 (2013) 
2. Gruzdev M.S., Domracheva N.E., Chervonova U.V., Kolker A.M., Golubeva A.S.: Bis-chelate Fe(III) complex of an azomethine at the focal point of a branched ester functionalized with cyclohexylbenzoic acid. J. Coord. Chem. 65, iss. 10, 1812-1820 (2012) 
3. Domracheva N., Pyataev A., Vorobeva V., Zueva E.: First example of coexistence of the magnetic ordering, presumable magnetoelectric effect and spin crossover in dendrimeric iron(III) complex. Int. Conf. “Organometallic and Coordination Chemistry: Fundamental and Applied Aspects”, Int. Youth School-Conf. on Organometallic and Coordination Chemistry, Russia, Nizhny Novgorod, September 1-7, 2013, O11. 
4. Vorobeva V.E., Domracheva N.E.: Peculiarities of spin crossover magnetic behavior of dendrimeric iron(III) complex. Рroc. of the XVI Int. Youth Sci. School «Actual Problems of Magnetic Resonance and Its Application». (Tagirov M.S., Zhikharev V.A., eds.), p. 62-66. Kazan: Kazan University 2013.