Projektbeschreibung
Das Potenzial der Elemente des f-Blocks erschließen
Das Periodensystem ist ein wahres Wunder der „Periodizität“ und widerspiegelt die geordnete natürliche Abfolge der relativ wenigen Elemente, aus denen unser gesamtes Universum besteht. Praktischerweise sorgt ein ausgeklappter Teil der Tabelle dafür, dass die von der Natur vorgegebene Ordnung in Hinsicht auf die Lanthanoide und Actinoide, auch bekannt als f-Elemente, darstellt wird. In den letzten Jahren haben die einzigartigen chemischen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften dieser Metalle mit ihren Anwendungen etwa in der Lasertechnik und Biomedizin zunehmend Aufmerksamkeit erweckt. Um ihren Nutzen vollständig ausschöpfen zu können, ist jedoch mehr als nur Grundlagenwissen über ihre Chemie gefordert. Das EU-finanzierte Projekt F-ELEMENT_ARCHITECT entwickelt und erzeugt f-Element-Komplexe für zukünftige Anwendungen in der molekularen Datenspeicherung und im Kernenergiesektor.
Ziel
The astonishing properties of the f-elements have been exploited in numerous consumer technologies, despite their fundamental chemistry being poorly developed. It is now crucial to address this issue to provide the necessary insights to develop future applications. Design criteria exist to build f-element complexes with maximised physical attributes. This adventurous proposal targets the synthesis and thorough analysis of two complementary molecular f-element architectures that 1) optimise magnetic properties and 2) stabilise unusual oxidation states.
In Part 1, we target highly axial f-element complexes that lack equatorial ligand interactions. These molecules can exhibit maximised single-molecule magnet properties, including magnetic hysteresis, a memory effect and as a prerequisite of data storage, at liquid nitrogen temperatures. This is the necessary first step towards achieving high-density molecular data storage without expensive liquid helium cooling and future commercial applications.
In Part 2, we target trigonal f-element complexes that lack axial ligand interactions. These are optimal ligand fields for the stabilisation of low oxidation states, thus we aim for rare lanthanide/actinide(II) and unprecedented lanthanide/actinide(I) complexes. These compounds are ideal candidates for unique measurements of covalency by pulsed electron paramagnetic resonance spectroscopy, which will provide textbook data that can be transferable to nuclear fuel cycles.
An ERC CoG will provide the necessary resources to build a world-leading research team that will deliver landmark synthetic results and fresh insights into f-element electronic structure, whilst opening up new chemical space for future exploitation. These findings will underpin current technologies and will facilitate the discovery of future applications, supporting key Horizon 2020 priority areas including the Flagship on Quantum Technologies, and enhancing the scientific reputation and economy of the EU.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
M13 9PL Manchester
Vereinigtes Königreich