Spin Crossover Phenomena: Towards Molecule-based Memories and Switches

Abstract

Avui en dia, la idea d'utilitzar molècules com a base de dispositius electrònics desperta molt d'interés en la comunitat científica arreu del món. La capacitat d'emmagatzemament d'informació des d'un punt de vista tecnològic creix a nivell exponencial i depén del desenvolupament en Nanociència. L'objectiu és l'emmagatzemament de dades ràpidament i amb miniaturització dels dispositius. Amb aquesta idea en ment, una de les estratègies més interessants està basada en el concepte de biestabilitat entre dos estats electrònics en una molècula, és a dir, anar d'un estat inicial (OFF) a un estat final (ON) sota la influència d'un estímul extern. En la present tesi, per una banda, hem sintetitzat nous materials de transició d'espín aniònics amb lligams derivats de 1,2,4-triazol amb la intenció de ser una matèria primera en l'obtenció de materials funcionals, aconseguint així trímers amb transició d'espín per sobre temperatura ambient. A més a més, amb una TTIESST rècord en aquest tipus de compostos. També, per mitjà d'intercanvi catiònic hem aconseguit un nou compost amb propietats magnètiques diferents a l'original. D'altra banda, hem estudiat diferents composites a partir d'un polímer conductor y compostos de transició d'espín, concretament trímers i polímers amb lligams derivats del 1,2,4-triazol, amb la finalitat de modificar les propietats elèctriques i termoelèctriques y generar una sinergia entre els comportaments magnètic i elèctric.

Hoy en día, la idea de que una molécula pueda ser usada como base en un dispositivo electrónico despierta mucho interés en toda la comunidad científica en todo el mundo. La capacidad de almacenamiento de información desde un punto de vista tecnológico crece a nivel exponencial y depende del desarrollo en Nanociencia. El objetivo es el almacenamiento de datos rápidamente y con la miniaturización de los dispositivos y por ello, una de las más alentadoras estrategias está basada en el concepto de biestabilidad entre dos estados electrónicos en una molécula yendo de un estado inicial (OFF) a otro estado final (ON) bajo la influencia de un estímulo externo. En la presente tesis, por una parte, hemos sintetizado nuevos materiales de transición de espín aniónicos con ligandos derivados del 1,2,4-triazol con la intención de ser una materia prima en el empleo de materiales funcionales, obteniendo así trímeros con transición de espín por encima de temperatura ambiente y, además, con una TTIESST récord en este tipo de compuestos. Además, mediante el intercambio catiónico hemos logrado modificar sus propiedades magnéticas en base al compuesto original. Por otra parte, hemos estudiado diferentes composites a partir de un polímero conductor y compuestos de transición de espín, concretamente trímeros y polímeros con ligandos derivados del 1,2,4-triazol, con el fin de modificar las propiedades eléctricas y termoeléctricas y crear una sinergia entre comportamientos magnético y eléctrico.

Nowadays, the idea that molecules can be used as basis in an electronic device arouses scientific community around the World. The information storage capacity from technological demand a growing exponentially and depend on the development of Nanoscience. The aim is the storage of data quicker and the miniaturization of the devices and because of this, one of the most promising strategies is based on the concept of bistability between two electronic states of a molecule passing from an initial state (OFF) to a finale state (ON) under the influence of an external stimulus. In this thesis, on one hand, we synthetized successfully new anionic spin crossover materials with 1,2,4- triazole derivatives as coordinated ligand being used in multifunctional materials, obtaining trimers with spin transition above room temperature and in addition, with a record TTIESST in this kind of compounds. Moreover, with a cation exchange, we carried out to tune new compounds modifying theirs magnetic properties. On the other hand, we have studied several composites since a conductor polymer and spin transition compounds, specifically trimers and polymers with 1,2,4- triazole derivative ligands, with the purpose of modify the electrical and thermoelectric properties and create a synergy between the magnetic, electrical and thermoelectric behavior.