Çok çekirdekli nikel ve bakır komplekslerinin kristal yapılarının ve magnetik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Doktora Tezi ÇOK ÇEKİRDEKLİ NİKEL VE BAKIR KOMPLEKSLERİNİN KRİSTAL YAPILARININ VE MAGNETİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Ebru KAVLAKOĞLU Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman : Doç. Dr. Ayhan ELMALI Bu tez çalışmasında, üç çekirdekli nikel(II) kompleksi EB(1), iki çekirdekli bakır(II) kompleksleri EB(2) ve EB(3) ve dört çekirdekli bakır(n) kompleksi EB(4)' ün kristal yapılan ve magnetik özellikleri incelenmiştir. Bu komplekslerin kristal yapılan, x-ışını kırınım yöntemi ile belirlenmiştir. Komplekslere ait kristallografik bilgiler şu şekilde bulunmuştur. NistQEM^MCIbOHfefLlfe, EB(1), kristal sistemi: monoklinik, uzay grubu: P2ı/n, örgü parametreleri: a=12.694(2), b=13.281(4), c=15.420(3) X P=111.25(2)°, V=2422.9(9) Â3, Z=2, R=0.0561. [Cu2(Ll)(02CMe)].l/2 H20, EB(2), kristal sistemi: monoklinik, uzay grubu: P2ı/c, örgü parametreleri: a=20.660(10), b=9.618(2), c=21.810(10) Â, (3=109.3(8)°, V=4090(2) Â3, Z=8, R=0.0428. [Cu2(L2)(02CMe)]. H2O, EB(3), kristal sistemi: monoklinik, uzay grubu: P2ı/c, örgü parametreleri: a=l 1.795(3), b=17.988(5), c=12.005(6) Â, 0=109.99(3)°, V=2393(2) Â3, Z=4, R=0.0411. [Cu4(prz)4(L3)]. (CIO»), EB(4), kristal sistemi: monoklinik, uzay grubu: P2ı/c, örgü parametreleri: a=9.490(l), b=9.221(2J, c=16.980(3) A, 3= 95.83(1)°, V=1478.2(4) Â3, Z=4, R=0.0340. Komplekslerin magnetik süper değiş-tokuş etkileşmelerinin belirlenmesi amacı ile, 4.5 K' den oda sıcaklığına kadar sıcaklığa bağlı magnetik alınganlık ölçümleri yapılmıştır. Deneysel olarak gözlenen magnetik alınganlık değerleri ile kuramsal olarak hesaplanan magnetik alınganlık değerleri en küçük kareler yöntemi ile karşılaştırılarak süper değiş-tokuş etkileşmesine ait magnetik parametreler bulunmuştur. Bu verilerden, dört kompleksin de zayıf antiferromagnetik süper değiş-tokuş etkileşmesi gösterdiği bulunmuştur. EB(1) kompleksinde, hem komşu hemde uçlardaki nikel atomlan arasında gözlenen zayıf antiferromagnetik süper değiş- tokuş etkileşmesi, Goodenough-Kanamori kuralları ile açıklanmıştır. EB(2), EB(3) ve EB(4) komplekslerinin moleküler orbital hesaplamalan ab-initio restricted Hartree Fock yöntemi kullanılarak yapılmıştır. İki bakır atomunu bağlayan, köprü ligandlannın magnetik süper değiş-tokuş çifUenimine etkisi belirlenmiştir. Bu komplekslerdeki zayıf antiferromagnetik değiş-tokuş etkileşmesi, iki farklı köprü ligandının birlikte tamamlamayım (countercomplementary) davranış sergilemesi ile açıklanmıştır. ANAHTAR KELİMELER: İki çekirdekli bakır(H) kompleksi, üç çekirdekli nikel(II) kompleksi, dört çekirdekli bakır(II) kompleksi, antiferromagnetik süper değiş-tokuş etkileşmesi, moleküler orbital hesaplamalan

ABSTRACT Ph. D. Thesis THE INVESTIGATION OF THE CRYSTAL STRUCTURE AND MAGNETIC PROPERTIES OF POLYNUCLEAR NICKEL AND COPPER COMPLEXES EbruKAVLAKOGLU Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Engineering Physics Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Aynan ELMALI In this thesis, the crystal structures and magnetic properties of trinuclear nickel(Tf) complex, EB(1), dinuclear copper(n) complexes, EB(2) and EB(3) and tetranuclear copper(II) complex, EB(4) have been investigated. The crystal structures of these complexes are determined by the x-ray diffraction method. The crystallographic data of these complexes are found as follows: Ni3(CjH302)2(CH30H)2(Ll)2, EB(1), monoclinic, space group P2i/n, lattice parameters a=12.694(2), b=13.281(4), c=15.420(3) A, 0=111.25(2)°, V=2422.9(9) A3, Z=2, R=0.0561. [Cu2(Ll)(02CMe)].l/2 H20, EB(2), monoclinic, space group P2i/c, lattice parameters a=20.660(10), b=9.618(2), c=21.810(10) A, 0=109.3(8)°, V=4090(2) A3, Z=8, R=0.0428. [Cu2(L2)(02CMe)]. H20, EB(3), monoclinic, space group P2i/c, lattice parameters a=l 1.795(3), b=17.988(5), c=12.005(6) A, (3=109.99(3)°, V=2393(2) A3, Z=4, R=0.0411. [Cu4(prz)4(L3)]. (CIO4), EB(4), monoclinic, space group P2i/c, lattice parameters a=9.490(l), b=9.221(2;, c=16.980(3) A, P= 95.83(1)°, V=1478.2(4) A3, Z=4, R=0.0340. Magnetic susceptibilies of these complexes in the solid state are measured over the temperature range 4.5- 310 K as a function of temperature. The experimental magnetic susceptibilities were fitted using the theoretical magnetic susceptibility equations..The magnetic parameters were determined with least-square fitting procedure. All of these complexes shows weak antiferromagnetic super-exchange interaction. The weak antiferromagnetic super-exchange interactions which have been observed both between the adjecent and between the terminal nickel atoms in EB(1) were explained in terms of Goodenough-Kanamori rules. Molecular orbital analysis of EB(2), EB(3) and EB(4) have been done by ab-initio restricted Hartree Fock molecular orbital method both in order to determine the influence of bridging ligands between the metal ions to the magnetic super-exchange interaction and explain the main reason of the weak antiferromagnetic coupling. The weak antiferromagnetic coupling of the EB(2), EB(3) and EB(4) were interpreted in terms of countercomplementary effect of the different bridging ligands which participate in the super-exchange interactions. KEY WORDS : Dinuclear copper(n) complex, Linear trinuclear nickel(II) complex, tetranuclear copper(II) complex, antiferromagnetic super-exchange interaction, antiferromagnetic coupling, molecular orbital calculation.