Низкоразмерные органические проводникои

Органические молекулярные низкоразмерные проводники представляют новый класс объектов в физике твердого тела. Интерес к ним вызывается в первую очередь специфическим проявлением явлений переноса в низкоразмерных системах. Эта специфика обуславливается сильными электрон-электронными взаимодействиями, характерными для низкоразмерных проводящих систем.

1 D или же 2 D характер поведения носителей тока предопределяется кристаллохимией этих соединений. С точки зрения химии это катион-радикальные соли с частичным переносом заряда на анион. Их структура состоит из чередующихся слоев донорных молекул, катионов, и анионных слоев. Перекрывание молекулярных орбиталей донорных молекул в слоях приводят к образованию широких энергетических зон для электронов в кристалле. В общем случае, неполный перенос обобщенных электронов донорного слоя на анионный слой приводит к частично заполненным зонам, тем самым, к металлическому состоянию этих солей. При этом электроны проводимости обладают высокой подвижностью параллельно слоям, но эффективно локализованы в слое толщиной порядка 1 нм и отделены от электронов в соседнем слое диэлектрическим слоем толщиной порядка 0.5 нм (рис.6).

Анионный слой в этих соединениях может быть весьма сложным по составу и структуре и состоять из молекул, обладающих специфическими свойствами, в том числе, кооперативными. Например, для парамагнитных анионов возможно магнитное упорядочение при низких температурах, что будет оказывать существенное влияние на поведение электронов проводимости в соседних слоях.

С точки зрения практического применения такие сэндвичные структуры, состоящие из взаимодействующих слоев с разными свойствами, могут оказаться весьма перспективными. Наличие взаимодействия двух подрешеток с разными свойствами означает, что, меняя параметры одной подрешетки посредством внешнего воздействия на кристалл, возможзно управлять свойствами другой подрешетки. Ситуация, когда одна подрешетка кристалла является как бы ключом для запуска или же блокирования тех или иных свойств другой подрешетки, делает рассматриваемые структуры похожими на логические устройства в электронике.

Свойства низкоразмерных органических молекулярных проводников зависят от деталей атомной структуры кристаллов, и являются многопараметровыми по отношению к характеристикам атомной структуры. Выявление этих многопараметровых корреляций в первую очередь предполагает детальное знание структуры (сотни параметров требуются для полного описания структуры). Рентегноструктурный анализ является поэтому ключевым моментом при решении общей проблемы "структура-свойства". Изучение структуры является неотъемлемой частью комплексного исследования кристаллов новых материалов в замкнутой последовательности: синтез - измерение свойств - определение кристаллической структуры - расчет на ее основе электронной зонной структуры - новый этап синтеза с учетом полученных данных. Такой подход позволяет осуществлять целенаправленные шаги на пути к открытию новых физических явлений и материалов с полезными свойствами.

Работа проводилась при поддержке :

1. РФФИ № 02-02-17063 “Структурные особенности новых гибридных материалов на основе катион-радикальных солей с неорганическими анионами” (2002-2004); MAC № 03-02-06362 (2003), руководитель – Шибаева Р.П.

2. Contracts NWO № 047.005.010.97 and № 047.008.020 “ Application of magnetic field and

hydrostatic pressure to the study of the electronic structure of novel low-dimensional organic

conductors ” (1997-2003) руководитель – Шибаева Р.П.

3. INTAS № 00-0651 “ Low-dim e nsional molecular conductors based on the radical cation salts with photochromic and magnetic counter-ions: synthesis, structure, optical and magnetic properties ” (2001-2003), руководитель - Р.П. Шибаева

4. INTAS № 01-2212 “ Electron quantum liquids and quantum solids of reduced dimensionality in molecular organic and inorganic host lattices ” (2002-2004) руководитель – С . И . Дорожкин

5. Государственный контракт Минпромнауки 40.020.1.1.1166 “Исследование низкоразмерных и мезоскопических систем”, тема “Кристаллическая и электронная структура низкоразмерных органических проводников” руководитель темы – Р.П. Шибаева.

Публикации

•  R.P. Shibaeva, S.S. Khasanov, N.D. Kushch, E.B. Yagubskii, K. Boubekeur, P. Batail, E. Canadell “Low-dimensional organic superconductors k -(BEDT-TTF) 2 Cu[N(CN) 2 X, where X = Br 0.5 Cl 0.5 , Br 0.7 Cl 0.3 and Br 0.9 I 0.1 ” Supramplecular engeneering of synthetic metallic materials, ed. J. Veciana et al., Kluwer Academic Publishers, Netherlands (1999), 409-418.

•  L.V. Zorina, B.Zh. Narymbetov, S.S. Khasanov, R.P. Shibaeva, N.D. Kushch, E.B. Yagubskii, A. Kobayashi, H. Kobayashi "Crystal structures of the new BETS-based organic metals: a -(BETS) 2 TlHg(SeCN) 4 and k -(BETS) 2 C(CN) 3 " Synth. Met. 102 (1999) 1735-1736.

•  R.P. Shibaeva, S.S.Khasanov, B.Zh. Narymbetov, L.V. Zorina, A.V. Bazhenov, N.D. Kushch, E.B. Yagubskii, E. Canadell "Organic metals based on BEDT-TTF and BEDO-TTF chlorides" Synth. Met. 102 (1999) 1650-1653.

•  S.S. Khasanov, L.V. Zorina, R.P. Shibaeva, N.D. Kushch, E.B. Yagubskii, R. Rousseau, E. Canadell, Y. Barrans, J. Gaultier, D. Chasseau "Structural aspects of the phase transitions in (BEDO-TTF) 2 ReO 4 ? H 2 O" Synth. Met. 102 (1999) 1853-1856.

•  A. Perez-Benitez, C. Rovira, J. Veciana, J. Vidal-Gancedo, V.N. Laukhin, L.V. Zorina, S.S. Khasanov, B. Zh. Narymbetov, R.P. Shibaeva "A new family of charge transfer salts formed with the p-electron donor BET-TTF and ReO 4 - . Synthesis, X-ray structure and phisical properties" Synth. Met. 102 (1999) 1707-1708.

•  C. Rovira, E. Ribera, J. Veciana, V.N. Laukhin, E. Molins, I. Mata, S.S. Khasanov, L.V. Zorina, B.Zh. Narymbetov, R.P. Shibaeva, K. Wurst "New asymmetric p-electron donors yielding metallic charge transfer salts" Synth. Met. 102 (1999) 2224-2227.

•  V. Laukhin, E. Ribera, C. Rovira, J. Veciana, M. Gener, T. Togonidze, S. Khasanov, R. Shibaeva, W. Biberacher, K. Andres, M. Kartsovnik “New family of low-dimensional organic metals based on the asymmetrical multisulfur donor ETEDT-TTF: transport and magnetotransport properties” Synth. Met. 102 (1999) 1772-1773.

•  L. Kushch, L. Buravov, V. Tkacheva, E. Yagubskii, L. Zorina, S. Khasanov, R. Shibaeva "Molecular metals based on radical cation salts of ET and some its analogues with the photochromic nitroprusside anion, [Fe(CN) 5 NO] 2- " Synth. Met. 102 (1999) 1646-1649.

•  M. Gener, E. Canadell, S.S. Khasanov, L.V. Zorina, R.P. Shibaeva, L.A. Kushch, E.B. Yagubskii "Band structure and Fermi surface of the (BEDT-TTF) 4 M[Fe(CN) 5 NO] 2 (M = Na, K, Rb,...) molecular metals contaning the photochromic nitroprusside anion" Solid State Commun. 111 (1999) 329-333.

•  E. Laukhina, V. Tkacheva, R. Shibaeva, S. Khasanov, C. Rovira, J. Veciana, J. Vidal-Gancedo, A. Tracz, J.K. Jeszka, A. Sproczynska, R. Wojciechowski, J. Ulanski, V. Laukhin “New conducting molecular metal-polycarbonate bilayered composites: (ET) 2 IBr 2 /PC- and (BET) 2 IBr 2 /PC-films” Synth. Met. 1 0 2 ( 1999 ) 1785-1786 .

•  E. Laukhina, E. Ribera, J. Vidal-Gancedo, S. Khasanov, L. Zorina, R. Shibaeva, E. Canadell, V. Laukhin, M. Honold, M.-S. Nam , J. Singleton, J. Veciana, C. Rovira "Halides of BET-TTF: novel hydrated molecular metals" Adv. Mater. 12 (2000) 54-58.

•  E. Laukhina, J. Vidal-Gancedo, S. Khasanov, V. Tkacheva, L. Zorina, R. Shibaeva, J. Singleton, R. Wojciechowski, J. Ulanski, V. Laukhin, J. Veciana, C. Rovira "A new organic conductor and a novel structural phase transition in the BEDT-TTF trihalide family" Adv. Mater. 12 (2000) 1205-1210.

•  L.V. Zorina, S.S. Khasanov, R.P. Shibaeva, M. Gener, R. Rousseau, E. Canadell, L.A. Kushch, E.B. Yagubskii, O.O. Drozdova, K. Yakushi "A new stable organic metal based on the BEDO-TTF donor and the doubly charged nitroprusside anion, (BEDO-TTF) 4 [Fe(CN) 5 NO]" J. Mater. Chem. 10 (2000) 2017-2023.

•  B.Zh. Narymbetov, E. Canadell, T. Togonidze, S.S. Khasanov, L.V. Zorina, R.P. Shibaeva, H. Kobayashi "First-order phase transition in the organic metal k -(BETS) 2 C(CN) 3 " J. Mater. Chem. 11 (2001) 332-336.

•  Л.В. Зорина, С.С. Хасанов, Б.Ж. Нарымбетов, Р.П. Шибаева, А.И. Котов, Э.Б. Ягубский "Кристаллическая структура катион-радикальной соли (BEDT-TTF) 4 (GaCl 4 ) 2 ? C 6 H 5 CH 3 " Кристаллография 46 (2) (2001) 259-264.

•  С.С. Хасанов, Л.В. Зорина, Р.П. Шибаева "Структура органических металлов на основе BEDT-TTF с фотохромным нитропруссидным анионом, (BEDT-TTF) 4 M[Fe(CN) 5 NO] 2 , где M = Na + , K + , NH 4 + , Tl + , Rb + , Cs + " Координационная химия 27 (4) (2001) 283-293.

•  A.I. Kotov, L.I. Buravov, E.B. Yagubskii, S.S. Khasanov, L.V. Zorina, R.P. Shibaeva, E. Canadell "Comparative study of BEDT-TTF and Ni(dddt) 2 electroconducting salts with the HXO 4 (X = Se,S) anions" Synth. Met. 124 (2001) 357-362.

•  M. Mas-Torrent, E. Laukhina, C. Rovira, J. Veciana, V. Tkacheva, L. Zorina, S. Khasanov "New transparent metal-like bilayer composite films with highly conducting layers of q -(BET-TTF) 2 Br ? 3H 2 O nanocrystals" Adv. Funct. Mater. 11 (4) (2001) 299-303.

•  E. Laukhina, V. Tkacheva, I. Chuev, E. Yagubskii, J. Vidal-Gancedo, M. Mas-Torrent, C. Rovira, J. Veciana, S. Khasanov, L. Zorina, R. Shibaeva, R. Wojciechowski, J. Ulanski "New flexible low-density metallic materials containing the (BEDT-TTF) 2 (I x Br 1-x ) 3 molecular metals as active components" J. Phys. Chem. 105 (2001) 11089-11097.

•  S.S. Khasanov, A. Perez-Benitez, B.Zh. Narymbetov, L. Zorina, R.P. Shibaeva, J. Singleton, A.-K. Klehe, V.N. Laukhin, J. Vidal-Gancedo, J. Veciana, E. Canadell, C. Rovira "Interesting transport and magnetic properties in a new family of molecular materials based on the organic donor BET-TTF and the perrhenate anion" J. Mater. Chem. 12 (2002) 432-441.

•  L.V. Zorina, M. Gener, S.S. Khasanov, R.P. Shibaeva, E. Canadell, L.A. Kushch, E.B. Yagubskii "Crystal and electronic structures of the radical cation salt based on EDT-TTF and the photochromic nitroprusside anion, (EDT-TTF) 3 [Fe(CN) 5 NO]" Synth. Met. 128 (2002) 325-332.

•  И.Ю. Шевякова, Л.И. Буравов, Л.А. Кущ, Э.Б. Ягубский, С.С. Хасанов, Л.В. Зорина, Р.П. Шибаева, Н.В. Дричко, И. Олейнисчак "Катион-радикальные соли тетратиотетрацена и тетраселенотетрацена с фотохромным анионом [Fe(NO)(CN) 5 ] 2- " Координационная химия 28 (7) (2002) 520-529.

•  M. Mas-Torrent, E. Ribera, V. Tkacheva, I. Mata, E. Molins, J. Vidal-Gancedo, S. Khasanov, L. Zorina, R. Shibaeva, R. Wojciechowski, J. Ulanski, K. Wurst, J. Veciana, V. Laukhin, E. Canadell, E. Laukhina, C. Rovira "New molecular conductors based on ETEDT-TTF trihalides: from single crystals to conducting layers of nanocrystals" Chem. Mater. 14 ( 2002 ) 3295-3304.

•  I.Yu. Shevyakova, L.V. Zorina, S.S. Khasanov, L.I. Buravov, V.A. Tkacheva, R.P. Shibaeva, E.B. Yagubskii, E. Canadell "The first mixed valence radical cation salts of BEDT-TTF with the photochromic metal mononitrosyl complexes [RuNOX 5 ] 2- (X = Br, Cl) as counterions" J. Solid State Chem. 168 (2) (2002) 514-523.

•  S.S. Khasanov, L.V. Zorina, R.P. Shibaeva, S.I. Pesotskii, M.V. Kartsovnik, L.F. Veiros, E. Canadell "Molecular conductors based on radical cation hydrated halides: new crystal phase of the (BEDT-TTF) 3 Br 2 ? 2H 2 O organic metal" Synth. Met. 131 (2002) 41-48.

•  K. Nishimura, S.S. Khasanov, G. Saito “Charge transfer, proton transfer and clathrate compounds of dihydrotetracyanodiphenoquinodimethane (H 2 TCNDQ) having highly acidic protons” J. Mater. C hem. 12 (6) (2002) 1693-1702 .

•  R.P. Shibaeva, E.B. Yagubskii, E. Canadell, S.S. Khasanov, L.V. Zorina, L.A. Kushch, T.G. Prokhorova, I.Yu. Shevyakova, L.I. Buravov, V.A. Tkacheva, M. Gener "Structure-properties relationships in organic molecular conductors based on radical cation salts with octahedral metal complexes as counterions" Synth. Met. 133 (2003) 373-375.

•  T.G. Prokhorova, S.S. Khasanov, L.V. Zorina, L.I. Buravov, V.A. Tkacheva, A.A. Baskakov, R.B. Morgunov, M. Gener, E. Canadell, R.P. Shibaeva, E.B. Yagubskii “ М olecular metals based on BEDT-TTF radical cation salts with magnetic metal oxalates as counterions: b ? -(BEDT-TTF) 4 A[M(C 2 O 4 ) 3 ] ? C 3 H 7 NO (A = NH 4 + , K + ; M = Cr III , Fe III )” Adv. Funct. Mater. 13 ( 2003) 403-411.

•  R. Shibaeva, S. Khasanov, L. Zorina, S. Simonov, I. Shevyakova, L. Kushch, L. Buravov, E. Yagubskii, S. Baudron, C. Meziere, P. Batail, E. Canadell, J. Yamada “Exploitation of the photochromic nitroprusside anion [FeNO(CN) 5 ] 2- as counterion for constructing molecular conductors: the first radical cation salts based on BDH-TTP and the amide functionalized derivatives of EDT-TTF” J. Phys. IV France 114 (2004) 481-485.

Copyright ©2005 LSR ISSP RAS

О лаборатории    Направления исследований    Сотрудники и контакты    Экспериментальные возможности    Публикации    Проекты и гранты