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- Title
Magnetic and structural studies on 1,3-diazolate complexes of cobalt(II) — The characterization of three new cobalt(II) molecule-based magnets.
- Authors
Sánchez, Victor; Storr, Alan; Thompson, Robert C
- Abstract
The cobalt(II) compounds ([Co(imid)[sub 2] ][sub x] (1), [Co(2-meimid)[sub 2] ][sub x] (2), [Co(4-meimid)[sub 2] ][sub x] (3), [Co(benzimid)[sub 2] ][sub x] (4), and [Co[sub 3] (imid)[sub 6] (imidH)[sub 2] ][sub x] (5) (imid = imidazolate, 2-meimid = 2-methylimidazolate, 4-meimid = 4-methylimi dazolate, benzimid = benzimidazolate)), have been synthesized and structurally and magnetically characterized. Electronic and vibrational spectroscopy and thermogravimetric studies on all five compounds support structures involving tetrahedrally coordinated cobalt centers with single-bridging 1,3-diazolate ligands forming extended polymeric lattices. Moreover, X-ray powder diffraction studies on 1 and 5 established, through isomorphism with published structures, that the molecular connectivity in these materials is 3-D. Variable temperature and applied field magnetization studies revealed antiferromagnetism as the primary magnetic exchange process in all five compounds. In addition, 1, 4, and 5 show magnetic phase transitions to ferromagnetically ordered states below critical temperatures of 16, 13, and 15 K, respectively. Magnetization measurements at 4.8 K as the applied field was cycled between +55 000 and –55 000 G revealed typical hysteresis behavior and gave remnant magnetizations of 334, 257, and 175 cm[sup 3] G mol[sup –1] and coersive fields of 6620, 5280, and 4140 G for 1, 4, and 5, respectively. No evidence for long-range magnetic order was obtained for either 2 or 3. A comparison of the magnetic properties of three pairs of isostructural iron(II) and cobalt(II) molecule-based magnets shows that while the coersive fields are in general larger for cobalt over iron, the magnitude of the difference varies significantly suggesting that one cannot conclude that cobalt analogues will always be harder magnets.Key words: cobalt(II), 1,3-diazolates, canted spins, molecule-based magnets.On a synthétisé les composés du cobalt(III) suivants, [Co(imid)[sub 2] ][sub x] (1), [Co(2-meimid)[sub 2] ][sub x] (2), [Co(4-meimid)[sub 2] ][sub x] (3), [Co(benzimid)[sub 2] ][sub x] (4) et [Co[sub 3] (imid)[sub 6] (imidH)[sub 2] ][sub x] (5) (imid = imidazoles, 2-meimid = 2-méthylimidazolate, 4-meimid = 4-méthylimidazolate et benzimid = benzimidazolate) et on en a fait la caractérisation structurale et magnétique. Les spectroscopies électronique et vibrationnelle ainsi que des études de thermogravimétrie sur ces composés sont en accord avec des structures impliquant des centres de cobalt à coordination tétraédrique et des ligands 1,3-diazolate servant de pont unique pour former des réseaux étendus de polymères. De plus, en se basant sur les structures des composés 1 et 5 déterminées par diffraction des rayons X et l'isomorphisme avec des structures déjà publiées, on peut en déduire que la connectivité moléculaire dans ces matériaux est 3-D. Des études à températures variables et de magnétisation du champ appliqué révèlent que, pour chacun de ces composés, le processus d'échange magnétique primaire résulte d'antiferromagnétisme. De plus, les composés 1, 4 et 5 donnent lieu à des transitions de phase magnétique conduisant à des états ferromagnétiquement ordonnés à des températures critiques respectivement de 16, 13 et 15 K. Des mesures de magnétisation à 4,8 K alors que l'on faisait varier le champ appliqué de +55 000 à –55 000 G révèlent l'existence d'un comportement d'hystérèse typique qui conduisent à des magnétisations résiduelles de 334, 257 et 175 cm[sup 3] G mol[sup –1] et des champs coersifs de 6620, 5280 et 4140 G respectivement pour les composés 1, 4 et 5. Pour les composés 2 et 3, on n'a pas pu observer d'ordre magnétique à longue portée. Une comparaison des propriétés magnétiques des trois paires d'aimants isostructuraux à base de fer(II) et de cobalt(II) montrent que, alors que les champs coersifs sont généralement plus importants pour le cobalt par rapport au fer, l'amplitude de la différence varie de façon significative; ce qui suggère que l'on ne peut pas conclure que les analogues à base de cobalt sont toujours des aimants plus durs.Mots clés : cobalt(II), 1,3-diazolates, spins penchés, aimants à base de molécules.[Traduit par la Rédaction]
- Subjects
COBALT compounds; VIBRATIONAL spectra; THERMOGRAVIMETRY; ANTIFERROMAGNETISM; X-ray diffraction
- Publication
Canadian Journal of Chemistry, 2002, Vol 80, Issue 2, p133
- ISSN
0008-4042
- Publication type
Article