Interação de Íons Metálicos Fortemente Anisotrópicos no Bloqueio Magnético de Complexos

A característica chave dos ímãs de molécula única (SMMs) é a barreira de bloqueio induzida pela anisotropia, que deve ser o mais eficiente possível, ou seja, ser capaz de fornecer longos tempos de relaxamento magnético em temperaturas elevadas. A estratégia para o design de SMMs eficientes com base em complexos de metais de transição, como Mn12Ac, é bem estabelecida, o que não é o caso de complexos que envolvem íons metálicos fortemente anisotrópicos, como cobalto(II) e lantanídeos (Ln). Enquanto a forte anisotropia intra-io no último permite bloquear a magnetização já em complexos mononucleares, a presença de vários desses íons em um complexo não resulta automaticamente em SMMs mais eficientes. Aqui, o bloqueio magnético na série de complexos isoestructurais 3d-4f Co(II)-Ln(III)-Co(II), Ln = Gd, Tb e Dy, é analisado usando uma abordagem original baseada em ab initio para a investigação de barreiras de bloqueio. A análise teórica permite explicar o resultado contraintuitivo de que o complexo Co-Gd-Co é um SMM melhor do que análogos de térbio e disprósio. Constatamos que o bloqueio magnético altamente eficiente no complexo Co-Gd-Co resulta de um efeito concomitante de momento orbital inesperadamente grande não suprimido nos íons Co(II) (cerca de 1,7 μB) e do grande spin no gadolínio (S = 7/2), que fornece uma barreira de bloqueio multilevel, similar à do clássico Mn12Ac. Concluímos que SMMs eficientes poderiam ser obtidos em complexos combinando íons metálicos fortemente anisotrópicos e isotrópicos com grande momento angular, em vez de em compostos polinucleares envolvendo apenas íons fortemente anisotrópicos.