Magnetismo molecular de materiales multi-funcionales
Descripción de la investigación
Los materiales moleculares multifuncionales son compuestos órgano-metálicos que pueden combinar varias propiedades físicas o químicas. Tienen un gran interés debido a su versatilidad y aplicación en diversos campos, por ejemplo en computación, catálisis, sensores, separación de gases, biomedicina etc.
Los Imanes Moleculares, en inglés SIMs (single-ion magnets) y SMMs (single molecule magnets) en particular se están investigando intensamente debido a su rica fenomenología física, y a su potencial aplicación en almacenamiento de información de alta densidad, computación cuántica, espintrónica, interruptores moleculares etc.
La química molecular ofrece una estrategia muy atractiva para producir sistemas nano-magnéticos idénticos, en el límite de la miniaturización, que pueden sintetizarse de manera reproducible y auto-organizarse en superficies, lo cual es un prerrequisito para la fabricación de dispositivos.
Actualmente estamos investigando en la preparación y caracterización de distintos sistemas:
Imanes moleculares (SIMs y SMMs) basados en lantánidos:
- Mecanismos de relajación magnética hasta muy bajas temperaturas
- Compuestos bifuncionales con comportamiento SMM y luminiscencia
Metal-Organic Frameworks (MOFs):
- 2D-MOFs bifuncionales basados en lantánidos
- 2D MOFs de lantánidos depositados en superficies funcionalizadas
- MOFs magnéticos basados en compuestos de transición
Magnetismo de moléculas evaporadas en superficie:
- Phetalocianinas (FePc), moléculas cíclicas (Cr10) etc
El estudio de estos materiales se realiza combinando técnicas de caracterización estructural (XRD, LEED, XPS, microscopía SEM-EDX, TEM, STM, AFM), magnetometría (dc, ac hasta mK), calor específico, técnicas de sincrotrón (XAS, XMCD), neutrones (INS), luminiscencia y cálculos (ab initio, MonteCarlo, DFT).
Proyectos vigentes
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“Magnetic anisotropy tuning: Domain Walls, Antidots and Relaxation in Ferromagnetic and Molecular Spintronics (DWARFS)” (DWARFS), MINECO, MAT2014-53921-R
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“Radiación Sincrotrón y Materiales – Investigación básica y Aplicaciones” (RASMIA), E12-20R, 01/01/2020 a 31/10/2022, IP: Dr. Fernando Bartolomé (INMA-CSIC)
Investigadores EUSS
Dra. Elena Bartolomé, Dr. Pablo Sevilla, Dr. Ll. Servera, Dr. J. Ruíz
Publicaciones destacadas
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"Origin of the Unusual Ground-State Spin S = 9 in a Cr10 Single-Molecule Magnet”", J. Rubín*, A, Arauzo, E. Bartolomé*, F. Sedona, M. Rancan, L. Armelao, J. Luzón, T. Guidi, E. Garlatti, F. Wilhelm, A. Rogalev, A. Amann, S. Spagna, J. Bartolomé, F. Bartolomé*Journal of the American Chemistry Society, 144, 27, 12520–12535 (2022).
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"Towards large area surface functionalization with luminescent and magnetic lanthanoid complexes", G. Gabarró-Riera, J. Jover, J. Rubio Zuazo, E. C. Sañudo*, Inorganic Chemistry Frontiers, doi.org/10.1039/D2QI00995A (2022).
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“Field induced slow magnetic relaxation in the {[CoCxAPy)]2.15 H2O}n 2D-CP MOF conformed by ladders with dimeric SMM rungs”, A. Arauzo*, E. Bartolomé, P. J. Alonso, J. Luzón, A. Vlad, M. Cazacu, M.F. Zaltariov, S. Shovac, J. Bartolomé and C. Turta, Molecules, Special Issue on “2D Magnetic Molecular Materials”, Ed. E. Bartolomé and A. Arauzo, DOI: 10.3390/molecules26185626
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“Luminescent and magnetic Tb-MOF flakes deposited on silicon”, E. Bartolomé*, A. Arauzo , S. Hercé , A. Palau , N. Mestres , S. Fuertes , P. Sevilla, L. Navarro-Spreafica, J. González, E. C. Sañudo, Molecules, Special Issue on “2D Magnetic Molecular Materials”, Ed. E. Bartolomé and A. Arauzo, 10.3390/molecules26185503
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“A multifunctional Dysprosium-carboxylato 2D metallorganic framework”, J. González, P. Sevilla, J. Jover, J. Echeverría, A. Arauzo, E. Bartolomé*, C. Sañudo*, Angewante Chemie, 60(21), 12001-12006 (2021).
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“Coumarin-lanthanide based compounds with SMM behavior and high quantum yield luminescence”, A. Arauzo, L. Gasque, S. Fuertes, C. Tenorio, S. Bernès and E. Bartolomé, Dalton Transactions, 49, 13671-13684 (2020).
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“Enhanced Magnetism through Oxygenation of FePc/Ag(110) Monolayer Phases”, E. Bartolomé, J. Bartolomé, F. Sedona, J. Lobo-Checa, D. Forrer, J. Herrero-Albillos, M. Piantek, J. Herrero-Martín, D. Betto, E. Velez-Fort, L. M. García, M. Panighel, A. Mugarza, M. Sambi, and F. Bartolomé, Journal of Physics Chemistry C, 124(25), 13993-14006 (2020)
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“High relaxation barrier in Neodymium furoate-based field-induced SMMs”, E. Bartolomé, A. Arauzo, J. Luzón, S. Melnic, S. Shova, D. Prodius, I.C. Nlebedim, F. Bartolomé, J. Bartolomé, Dalton Transactions, 48, 15386-15396 (2019)
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“Recent Progress on Relaxation of Lanthanide Molecular Magnets”, E. Bartolomé, A. Arauzo, J. Luzón, J. Bartolomé, F. Bartolomé, (Libro Review), Handbook of Magnetic Materials, 26; Elsevier B.V., Edited by Ekkes Brück (2018), ISBN: 1-289, 978-0-444-63927-1
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“Heteronuclear TbxEu1-x furoate 1D polymers presenting luminescent properties and SMM behavior”, E. Bartolomé, J. Bartolomé, A. Arauzo, J. Luzón, R.Cases, S. Fuertes, V. Sicilia, A.I. Sanchez-Cano, J. Aporta, S. Melnic, D. Prodius, S.Shova,, , Journal of Materials Chemistry C, 6(19), 5286-5299 (2018)
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“Chemical tunnel-splitting-engineering in a dysprosium-based molecular nanomagnet”, M.A.Sorensen, U.B.Hansen, M.Perfetti, K.S.Pedersen, E.Bartolomé, G.G. Simeoni, H. Mutka, S. Sols, M. Jeong, I. Zivkovic, M. Retuerto, A. Arauzo, J. Bartolome, S. Piligkos, H. Weihe, Hogni, L.H. Doerrer, J. van Slageren, H.M. Ronnow, K. Lefmann, J. Bendix, Nature Communications, 9, 1292 (2018)
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“Magnetic Anisotropy Switch: Easy Axis to Easy Plane Conversion and Vice Versa”, M. Perfetti, M. Sorensen, U.B. Hansen, H. Bamberger, S. Lenz, P.P. Hallmen, T. Fennell, G.G. Simeoni, A. Arauzo, J. Bartolomé, E. Bartolomé, K. Lefmann, H. Weihe, J. van slageren, J. Bendix, Advanced Functional Materials, 196, (2018)
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“Magnetic relaxation versus 3D long-range ordering in {Dy2Ba(a-fur)8}n furoate polymers”, E. Bartolome, J. Bartolome, S. Melnic et al., Dalton Transactions, 43(28), 10999-11013 (2014)
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“{Dy(a-fur)3}n: from double relaxation single-ion magnet behavior to 3D ordering”, E. Bartolomé, J. Bartolomé, S. Melnic et al., Dalton Transactions, 42(28), 10153 (2013)
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“Structural and magnetic properties of some lanthanide (Ln = Eu(III), Gd(III) and Nd(III)) cyanoacetate polymers: field-induced slow magnetic relaxation in the Gd and Nd substitutions”, A. Arauzo, A. Lazarescu, S. Shova et al., Dalton Transactions, 43(32), 12342-12356 (2014)
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“Relevant Properties for Immobilizing Short Peptides on Biosurfaces,” P. Sevilla, J. Gil, and C. Aparicio, IRBM, vol. 38, no. 5 (2017)
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“Surface immobilization and bioactivity of TGF-β1 inhibitor peptides for bone implant applications,” P. Sevilla, K. V. Vining, J. Dotor, D. Rodriguez, F. J. Gil, and C. Aparicio, J. Biomed. Mater. Res. - Part B Appl. Biomater., vol. 104, no. 2, (2016)
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“Anhydride-functional silane immobilized onto titanium surfaces induces osteoblast cell differentiation and reduces bacterial adhesion and biofilm formation,” M. Godoy-Gallardo, J. Guillem-Marti, P. Sevilla, J. M. Manero, F. J. Gil, and D. Rodriguez, Mater. Sci. Eng. C, vol. 59, (2016).
Colaboraciones
Colaboración principal
- Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), CSIC - Universidad de Zaragoza
Dra. Ana Arauzo, Dr. Javier Rubín, Dr. Fernando Bartolomé, Prof. Juan Bartolome
- Dept. Química Inorgànica i Orgànica, Universitat de Barcelona
Dra. Carolina Sañudo, Dr. Jesús Jover, Sr.Jonay González, Dr. Jorge Echeverría, Dr. Guillem Gabarró
Otras colaboraciones
- Centro Universitario de la Defensa (CUD), Academia General Militar, Zaragoza: Dr- Javier Luzón
- Depto. Química Inorgánica, Universidad de Zaragoza: Dra. Sara Fuertes
- Institute of Chemistry, Academy of Sciences of Moldova, Chisinau, Moldova: Dra. Silvia Melnic
- Institute of Macromolecular Chemistry "Petru Poni" Iasi, Iasi, Romania: Dr. Sergiu Shova
- ICNN2, Barcelona: Dr. Aitor Mugarza
- Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Padova, Italy: Dr. Francesco Sedona, Prof. Mauro Sambi
- UNAM, Mexico: Dra. Laura Gasque, Dr. Sylvain Bernès