Спиновый кроссовер под давлением комплексных соединений, содержащих ионы двухвалентного железа (Обзор)

Abstract

Явление спинового кроссовера заключается в переключении между двумя спиновыми состояниями центрального иона переходного 3d-металла в молекулярном комплексе. Спиновый кроссовер может индуцироваться и управляться изменением температуры, давления, световым облучением и т.д. Настоящий обзор рассматривает все аспекты влияния гидростатического давления на спин-кроссоверные свойства комплексных соединений двухвалентного железа. Приложенное гидростатическое давление позволяет влиять на кристаллическую решетку, выявляя роль упругих полей в кооперативном взаимодействии спин-кроссоверных комплексов, и непосредственно изменять объемные характеристики самих комплексных молекул, расстояния между центральным ионом и атомами лигандов, воздействуя тем самым на силу кристаллического поля. Подробно обсуждены результаты экспериментов на всех типах спин- кроссоверных структур, содержащих двухвалентное железо, и приведено теоретическое рассмотрение наблюдаемых эффектов. Физические принципы спинового кроссовера на молекулярном уровне адекватно описываются теорией поля лигандов, в то время как макроскопические свойства находят понимание в рамках представлений об электрон-фононном взаимодействии и упругих свойствах кристаллической решетки.

Явище спінового кросовера полягає в перемиканні між двома спіновими станами центрального іона перехідного 3d-металу в молекулярному комплексі. Спіновий кросовер може індукуватися та управлятися зміною температури, тиску, світловим опроміненням і так далі. Цей огляд розглядає усі аспекти впливу гідростатичного тиску на спін-кросоверні властивості комплексних сполук двовалентного заліза. Прикладений гідростатичний тиск дозволяє впливати на кристалічну гратку, виявляючи роль пружних полів у кооперативній взаємодії спін-кросоверних комплексів, та безпосередньо змінювати об'ємні характеристики самих комплексних молекул, відстані між центральним іоном та атомами лігандів, впливаючи тим самим на силу кристалічного поля. Детально обговорено результати експериментів на усіх типах спін-кросоверних структур, що містять двовалентне залізо, та приведено теоретичний розгляд ефектів, які спостерегаються. Фізичні принципи спінового кросовера на молекулярному рівні адекватно описуються теорією поля лігандів, тоді як макроскопічні властивості знаходять розуміння у рамках уявлень про електрон-фононну взаємодію та пружні властивості кристалічної гратки.

The spin crossover phenomenon consists in the switching between two spin states of the central ion in 3d transition metal molecular complexes. The paper crossover can be induced and controlled by temperature, pressure, light radiation etc. The paper reviews all aspects of hydrostatic pressure influence on spincrossover properties of iron(II) complex compounds. The applied hydrostatic pressure make it possible to influence the crystal lattice, revealing the role of elastic fields in the cooperative interaction of spincrossover complexes, and to change directly the volume characteristics of complex molecules, the distances between the central ion and ligand atoms, and thus to have effect on crystal field strength. The experimental results for all types of iron(II) containing spincrossover structures are discussed in details, and the theoretical consideration of the observed effects is given. The physical principles of the molecular spin crossover are adequately described by the ligand field theory while the macroscopic properties are understood on the basis of electron–phonon coupling and elastic properties of the crystal lattice.