Engineering multifunctional spin crossover materials with porous architectures
- Autores: Ana Martínez Martínez
- Directores de la Tesis: José Sánchez Costa (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2024
- Idioma: inglés
- Número de páginas: 180
- Títulos paralelos:
- Desarrollo de materiales multifuncionales con transición de espín y arquitecturas porosas
- Tribunal Calificador de la Tesis: Eva Carolina Sañudo Zotes (presid.), Ana Eva Platero Prats (secret.), Dana Medina Tautz (voc.), Gavin Craig (voc.), Carlos Martí Gastaldo (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Aplicada por la Universidad Autónoma de Madrid
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
- Resumen
El objetivo principal de esta Tesis Doctoral es profundizar en la comprensión del proceso de transición de espín y las propiedades fisicoquímicas asociadas del material, estableciendo así una correlación integral.
Con este propósito, se estudia la compleja relación entre la transición de espín y la conductividad dentro de una red metal-orgánica (Metal-Organic Framework, MOF) tridimensional (3D). Además, se ha reducido el tamaño del compuesto con el fin de mejorar su funcionalidad y aplicabilidad. Esta Tesis Doctoral también aborda el procesamiento como monolito de un polímero de coordinación monodimensional (1D) que presenta transición de espín, elucidando las ventajas de esta forma de procesado y examinando su impacto en las características de la transición de espín.
Este manuscrito consta de cinco capítulos. El Capítulo 1 ofrece una visión general del fenómeno de transición de espín (Spin Crossover, SCO) y los estímulos que pueden inducirlo. Además, presenta el estado del arte de la correlación entre la conductividad y el fenómeno SCO. Finalmente, se describen las metodologías más comunes para el procesamiento de materiales SCO y se explora en profundidad la síntesis de monolitos.
El Capítulo 2 detalla la síntesis y caracterización del MOF 3D, [Fe2(H0.67bdt)3] xH2O (1). En este compuesto, la desorción de agua produce una transición de espín, lo que resulta en alteraciones estructurales, cambio de color y reducción de volumen de la red metal-orgánica. En este capítulo se investigan las propiedades de transporte de carga y se correlacionan con el comportamiento magnético. Además, los cálculos de teoría funcional de la densidad (Density Functional Theory, DFT) corroboran los hallazgos experimentales. Esta investigación trata de mejorar la comprensión de la interacción entre la conductividad eléctrica y el fenómeno SCO, contribuyendo al desarrollo de materiales multifuncionales.
El Capítulo 3 explora la influencia del agua en la transición de espín del compuesto 1. La difracción de rayos X de monocristal (Single-crystal X-Ray Diffraction, SCXRD) elucida la interacción entre las moléculas de agua y la evolución estructural del compuesto. La comprensión en profundidad de todo el proceso es crucial para el diseño de MOFs con SCO para aplicaciones en detección molecular, almacenamiento de gases y espintrónica.
El Capítulo 4 investiga la procesabilidad del compuesto 1 mediante la reducción del tamaño de los monocristales estudiados en los Capítulos 2 y 3 a nanocristales (1nano) utilizando sonicación. En este capítulo se estudia la morfología de estos nanocristales utilizando Microscopía de Fuerza Atómica (Atomic Force Microscopy, AFM) y Microscopía Electrónica de Barrido (Scanning Electron Microscopy, SEM). Además, se determina la estructura cristalina de 1nano utilizando Microdifracción de Electrones (Microcrystal Electron Diffraction, MicroED). Además, se observa la evolución del fenómeno SCO con la temperatura utilizando espectroscopía Raman. Por último, se examinan y comparan las propiedades de transporte de carga de los nanocristales con las observadas en los macrocristales.
Finalmente, el Capítulo 5 expone un método sencillo para sintetizar un monolito de {[Fe(atrz)3](OTs)2}n, un polímero de coordinación monodimensional con SCO ampliamente estudiado. A diferencia de otros métodos que utilizan matrices de sílice, este enfoque se centra en utilizar únicamente en el polímero de coordinación, simplificando la correlación entre sus propiedades SCO y la estructura. En este capítulo se realiza una comparación en profundidad de la forma monolítica con la forma en polvo utilizando técnicas que permiten el estudio de la morfología, tamaño de partícula y comportamiento magnético. Este estudio introduce un método de síntesis respetuoso con el medio ambiente para ajustar las propiedades SCO de polímeros de coordinación, allanando el camino para aplicaciones en sensores, almacenamiento de datos e interruptores moleculares
