Publikacje (Publications)
Permanent URI for this community
Browse
Browsing by Author "Antonowicz, Jerzy"
Results Per Page
Sort Options
Item Switchable molecular magnets: from synthesis and polymer matrix integration to stimuli-responsive composite materials(The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2025) Pacanowska, Aleksandra; Fitta, Magdalena; Antonowicz, Jerzy; Podgajny, Robert; Kozłowski, AndrzejPrzełączalne magnetyki molekularne stanowią atrakcyjną klasę związków koordynacyjnych, których stan spinowy może być przełączany pod wpływem zewnętrznych czynników fizycznych, takich jak temperatura, ciśnienie czy naświetlanie. Dzięki precyzyjnemu doborowi bloków budulcowych w trakcie syntezy oraz otrzymanym właściwościom przełączalnym, badane układy wykazują znaczący potencjał w projektowaniu zaawansowanych czujników, inteligentnych tekstyliów oraz materiałów do zapisu danych. Wprowadzenie przełączalnych układów do matryc polimerowych nie tylko zwiększa ich wytrzymałość mechaniczną i przetwarzalność, ale także umożliwia materiałom kompozytowym wykazywanie wielofunkcyjnej wydajności. W poniższej rozprawie doktorskiej została przedstawiona metodyka i charakterystyka serii materiałów kompozytowych na bazie polimerów zawierających trzy prototypowe układy ko-ordynacyjne: mikro- i nanocząstki analogów błękitu pruskiego (PBA), które wykazują uporządkowanie magnetyczne dalekiego zasięgu; nanocząstki żelaza(II) z możliwością przełączania stanów spinowych (przejście typu spin-crossover, SCO), które charakteryzują się zmianą ze stanu nisko- do wysokospinowego pod wpływem temperatury; oraz dwu-metaliczny łańcuch oparty na jonach niklu i żelaza, wykazujący odwracalny efekt przeniesienia ładunku między metalami pod wpływem temperatury lub przyłożonego ciśnienia zewnętrznego. Każdy z ba-danych systemów cechuje się unikalnym mechanizmem przełączania, co stwarza wszechstronną platformę badawczą do analizy wpływu magnetycznej domieszki na ostateczne właściwości kompozytów. Wprowadzenie przełączalnych układów molekularnych jako dodatek do matryc polimerowych zostało zrealizowane poprzez wykorzystanie techniki elektroprzędzenia i metodę nakropienia na powierzchnię (drop-casting). Elektroprzędzenie to proces, dzięki któremu możliwe jest wytworzenie stałych, elastycznych mat polimerowych w wyniku wyciągania z zawiesiny polimerowej ultracienkich włókien pod wpływem przyłożonego wysokiego napięcia. Drugą przedstawioną metodą otrzymywania materiałów kompozytowych jest wytwarzanie jednolitych warstw poprzez nakropienie i odparowanie rozpuszczalnika. Wybór obu technik opierał się na ich skalowalności, kompatybilności z różnymi matrycami polimerowymi i możliwości zachowania właściwości przełączalnych wprowadzonych struktur koordynacyjnych. W badaniach wykorzystano szereg technik umożliwiających kompleksowe wyznaczenie właściwości strukturalnych i magnetycznych otrzymanych materiałów kompozytowych. Mikro-skopia elektronowa i dyfrakcja rentgenowska zapewniły szczegółowy wgląd w morfologię i zachowanie struktury krystalicznej próbek. Ponadto zastosowano spektroskopię wibracyjną w celu zbadania stabilności chemicznej układów funkcjonalnych po użyciu techniki wykorzystującej wysokie napięcie do przygotowania materiałów. Synchrotronowa spektroskopia ab-sorpcji promieniowania rentgenowskiego, spektroskopia Mössbauerowska oraz magnetometria SQUID zostały wykorzystane do zbadania zjawisk przełączania spinów i przeniesienia ładunku. Uzupełniające analiza termiczna oraz eksperyment in situ indukowanego przejścia pod wpływem ciśnienia dodatkowo wykazały odporność i reaktywność kompozytów w warunkach odpowiadających potencjalnym zastosowaniom. Badania zawarte w niniejszej rozprawie dowodzą, że wrażliwe na bodźce zewnętrzne magnetyki molekularne, zwykle podatne na kruchość i degradację w określonych warunkach przechowywania, można skutecznie osadzić w matrycach polimerowych bez utraty ich przełączalnych właściwości. Trójwymiarowe maty złożone z elektroprzędzonych włókien charakteryzują się zarówno wysoką odpornością mechaniczną, jak i szybką odwracalną reakcją na zmianę warunków otoczenia, podczas gdy warstwy wykonane metodą nakrapiania umożliwiają szybką detekcję. Podsumowując, badania wchodzące w tematykę tej rozprawy przedstawiają metodologię wytwarzania materiałów kompozytowych opartych o matrycę z polimerów organicznych oraz układów magnetyków molekularnych reagujących na bodźce zewnętrzne, które mogą zostać wykorzystane w inteligentnych urządzeniach i materiałach przełączalnych nowej generacji.
