Estudio de propiedades electrónicas e interacciones magnéticas en complejos metálicos paramagnéticos

Abstract

El estudio de las propiedades magnéticas en complejos inorgánicos es un campo de investigación muy activo y de mucho desarrollo en las últimas décadas, ya que permite entender distintos tipos de problemáticas en disciplinas científicas tan disímiles como son el Magnetismo Molecular y la Fisicoquímica de metaloproteínas. El objetivo de este trabajo de Tesis es estudiar y caracterizar sistemas extendidos donde los iones metálicos están unidos por caminos químicos no covalentes (interacciones hidrofóbicas y puentes de hidrógeno), que pueden transmitir interacciones de intercambio. En particular se estudian las propiedades estructurales, espectroscópicas y magnéticas de compuestos de Cu(II) (S= ½) y Co(II) de alto espín (S= 3/2) utilizando difracción de rayos X, espectroscopia de EPR, mediciones magnéticas y cálculos computacionales. Los resultados obtenidos en esta Tesis no son solo relevantes desde el punto de vista del Magnetismo Molecular, sino que también permiten establecer conclusiones estructurales extrapolables a compuestos estructuralmente más complejos, como ser metaloproteínas, a partir del análisis de este tipo de compuestos que presentan acoplamiento de intercambio débil. Debido a que muchos iones paramagnéticos como Cu(II) y en mucha mayor medida Co(II) presentan anisotropía en sus propiedades magnéticas, el estudio detallado de compuestos acoplados de estos y otros iones paramagnéticos contribuye a la comprensión de relaciones sutiles entre estructura e interacciones magnéticas que pueden ser aplicadas a estudios en sistemas biológicos más complejos y/o al diseño de materiales magnéticos con propiedades predecibles.

The study of magnetic properties in inorganic complexes is a very active and highly developed research field in recent decades, since it allows one to understand different types of problems in scientific disciplines as diverse as Molecular Magnetism and Physicalchemistry of metalloproteins. The objective of this Thesis work is to study and to characterize extended systems where metal ions are linked by non-covalent chemical pathways (hydrophobic interactions and hydrogen bonds) which can transmit exchange interactions. In particular, structural, spectroscopic and magnetic properties of Cu(II) (S= ½) and high spin Co(II) (S= 3/2) compounds are studied using X-ray diffraction, EPR spectroscopy, magnetic measurements and computational calculations. The results obtained are not only relevant from the point of view of Molecular Magnetism, but also allow one to stablish magneto-structural correlations in structurally more complex compounds, such as metalloproteins. Due to the fact that many paramagnetic ions such as Cu(II) and in a greater extent Co(II) have anisotropy in their magnetic properties, the detailed study of coupled compounds of these and other paramagnetic ions contributes to the understanding of subtle relationships between structure and interactions magnetic that can be applied to studies in more complex biological systems and/or to the design of magnetic materials with predictable properties.