Ftalosiyaninlerde metal ve sübstitüent yerinin manyetik özellikler üzerindeki etkilerinin vsm ve ESR teknikleriyle incelenmesi

Abstract

Bu çalışma, periferal ve nonperiferal alkil-tiya sübstitüe ftalosiyanin bileşiklerinin manyetik özelliklerinin incelenmesini içermektedir. Çalışmada, öncelikle hem periferal hem nonperiferal pozisyonlarda bakır ve kobalt içeren ftalosiyanin bileşikleri sentezlenmiş, daha sonra bu moleküllerin her biri için VSM (vibration sample magnetometer) ile sabit manyetik alanda mıknatıslanma ölçümleri ve oda sıcaklığında ESR (electron spin resonance) ölçümleri alınmıştır. VSM ölçümleri sonucunda malzemelerin hepsinin Curie-Weiss yasasına uyduğu belirlenmiş ve grafiklere uygulanan fitler yardımıyla Curie ve Weiss sabitleri hesaplanmıştır. Nonperiferal bakır ftalosiyanin yapısında TIP (temperature independent paramagnetism) olduğu ve bu molekülde komşu moleküllerin metal merkezleri arasında antiferromanyetik etkileşme olduğu belirlenmiştir. Periferal bakır ftalosiyanin yapısında ise diamanyetik katkı olduğu ve bu molekülde komşu moleküllerin metal merkezleri arasında zayıf ferromanyetik etkileşme olduğu anlaşılmıştır. nonperiferal bakır ftalosiyanin ve periferal bakır ftalosiyanin molekülleri için etkin manyetik moment değerleri sırasıyla 1.95 ve 1.55 olarak belirlenmiştir. Periferal kobalt ftalosiyanin ve nonperiferal kobalt ftalosiyanin yapılarının her ikisinde de TIP olduğu; ayrıca hem periferal kobalt ftalosiyanin, hem de nonperiferal kobalt ftalosiyanin moleküllerinde komşu moleküllerin metal merkezleri arasında ferromanyetik etkileşme olduğu belirlenmiştir. Etkin manyetik moment değerleri ise periferal kobalt ftalosiyanin için 1.98, nonperiferal kobalt ftalosiyanin için ise 1.92olarak hesaplanmıştır. ESR ölçümleri sonucunda ortalama g değerleri nonperiferal ve periferal bakır ftalosiyanin molekülleri için sırasıyla 1.95 ve 2.0813; nonperiferal ve periferal kobalt molekülleri için sırasıyla 2.3067 ve 2.4066 olarak hesaplanmıştır. Bu durum, bütün moleküllerde eksensel simetri olduğunu göstermiştir. Yapılan çalışmalar, ftalosiyaninlerde yer alan metal türünün ve sübstitüent grubun pozisyonunun manyetik özellikleri etkilediğini göstermiştir.This study investigates the magnetic properties of chemical compounds which are peripheral and nonperipheral alkyl-thia substitue phthalocyanines. In this study, first phthalocyanine molecules were synthesised which include copper and cobalt at peripheral and non-peripheral positions. After then, for each molecule, magnetisation measurements were done by using VSM (vibration sample magnetometer) when the magnetic field intensity was constant. ESR (electron spin resonance) measurements were done at room temperature. As a result of VSM measurements, for each molecule shows Curie-Weiss behavior, and Curie and Weiss constants are calculated from fit of experimental data. It is observed that non-peripheral copper phthalocyanine structure has TIP (temperature independent paramagnetism) and weak antiferromagnetic intramolecular interaction is identified between metal center of these molecules. In peripheral copper phthalocyanine structure, diamagnetic contribution and weak ferromagnetic intramolecular interaction between metal center of these molecule are observed. For non-peripheral copper phthalocyanine and peripheral copper phthalocyanine, effective magnetic moment values are calculated as 1.95 and 1.55 respectively. It is obtained that structure of both non-peripheral, and peripheral cobalt phthalocyanine molecules have TIP and also ferromagnetic intramolecular interaction between their metal center. The effective magnetic moment value is calculated for peripheral cobalt phthalocyanine as 1.98, and for non-peripheral cobalt phthalocyanine as 1.92. After ESR measurements, average g-values for non-peripheral and peripheral copper phthalocyanine are calculated as 1.95 and 2.083 respectively, g-values for non-peripheral and peripheral cobalt phthalocyanine molecules are 2.3067 and 2.4066, respectively. All the phthalocyanine molecules show axially symmetric structure. Finally, type of the metal and position of substituent group affects magnetic properties of phthalocyanine molecules.