Селективная МРТ визуализация селективной реакции гидрирования параводородом

Кононенко Е. С.

Международный томографический центр СО РАН, г. Новосибирск

Новосибирский государственный университет

Магнитно-резонансная томография (МРТ), несмотря на широкий спектр применений, обладает рядом недостатков, а именно неоднородность магнитного поля вблизи объекта исследований влияет и на без этого низкую интенсивностью сигнала ЯМР, которая обусловлена малой энергией взаимодействия ядерных спинов с внешним магнитным полем. Более того низкая спиновая плотность реагирующих и образующихся веществ в газовой фазе приводит к большим трудностям использования МРТ для визуализации газов. Однако, повысить чувствительность метода можно за счёт использования параводорода (спинового изомера водорода с нулевым магнитным моментом) путем использования его в реакции гидрирования, так называемый метод индуцированной параводородом поляризации ядер (ИППЯ). Данный метод позволяет усилить сигнал на несколько порядков величины, что приводит к возможности МРТ визуализации процессов гидрирования в газовой фазе и делает его уникальным по исследованию работающих реакторов.

Целью данной работы является исследование селективной реакции гидрирования ненасыщенных газообразных углеводородов: 1,3-бутадиена и 1-пропина методом ¹H МРТ. Для уменьшения возмущения однородности магнитного поля использовались каталитические реакторы, представляющие собой стеклянные трубки с наночастицами палладия, платины, иридия или родия нанесённые на тонкий слой TiO₂, CeO₂, SiO₂ или Al₂O₃.

В результате проведения исследований впервые был разработан ¹Н МРТ подход, позволяющий селективно визуализировать не только образование продуктов частичного гидрирования, но и получить пространственную информацию об их образовании. Установлено, что наибольшей селективностью обладает трубка с нанесённым металлическим палладием. В то время как использование иридиевых и родиевых катализаторов приводит к наблюдению наиболее интенсивных поляризованных линий.

Научный руководитель – канд. хим. наук Ковтунов К. В.

УДК 548.75+537.29+537.623

Влияние внешнего электрического поля на температуру магнитоструктурного перехода в комплексном соединении на основе железа ( II ) c 2,6-бис[пиразол-1-ил]пиридином

Минакова О. В.

Международный томографический центр СО РАН, г. Новосибирск,

Новосибирский государственный университет

Явление спинового кроссовера (СКО) сопровождается значительными изменениями магнитных, оптических и структурных свойств координационного соединения, делая такое соединение перспективным для потенциального применения в области высоких технологий, а именно при создании устройств хранения информации, коммутационных аппаратов, датчиков и дисплеев. Наиболее практичным и удобным в реализации способом контроля спиновых состояний СКО-центров является воздействие на соединение внешним электрическим полем. Возможность такого контроля позволит значительно упростить технологию создания новых электронных устройств на базе СКО-соединений.

Настоящая работа посвящена исследованию влияния внешнего электрического поля на температуру магнитоструктурного перехода в комплексе железа(II). Исследование проводилось на монокристалле [Fe(1-bpp)₂][BF₄], где 1-bpp - 2,6-бис[пиразол-1-ил]пиридин. Контроль магнитоструктурного состояния монокристалла осуществлялся методом Фурье-ИК-микроскопии. Для возможности воздействия на образец внешним электростатическим полем был модернизирован терморегулируемый предметный столик Linkam FTIR600 ИК-микроскопа. Были проведены три серии экспериментов: (i) без приложения электрического поля, (ii) при приложении поля напряженности 14 кВ/см (соответствует приложенному напряжению - 1.0±0.2 кВ) и (iii) 64 кВ/см (соответствует приложенному напряжению - 4.5±0.2 кВ). Было показано, что внешнее электрическое поле cдвигает температуру магнитоструктурного перехода в область меньших значений. Кроме того, была показана квадратичная зависимость температуры спинового перехода от напряженности электрического поля. Полученные результаты согласуются с ранее опубликованным теоретическим обоснованием возможности влияния электрического поля на температуру спинового перехода.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 17-13-01412.

Научный руководитель– канд. физ.-мат. наук, Вебер С. Л.

УДК 544.03,537.6,53.096

Магнетохимическое исследование комплексов Cu ( hfac )₂ с пропилпиридилзамещенныминитронилнитроксилами

Пономарев А. А.

Институт Международный томографический центр СО РАН

Новосибирский государственный университет

Особенностью комплексов меди (II) с нитронилнитроксильными радикалами является схожесть поведения их магнитных свойств с классическими соединениями в которых наблюдаются спиновые переходы. Важно, что в комплексах меди, ввиду d⁹ электронной конфигурации, спиновый переход в принципе не возможен. Основное отличие данных комплексов со стабильными органическими радикалами от классических соединений заключается в возможности структурной перегруппировки окружения, что в свою очередь влияет на параметры обменного взаимодействия в соединении и, как следствие, на магнитные свойства. Впервые такие эффекты обнаружены на комплексах Cu(hfac)₂с пиридилзамещенным нитронилнитроксильным радикалом.

В настоящей работе исследованы комплексы с новыми нитроксильными радикалами, содержащими n-пропильный (R¹) или i-пропильный(R²)заместители в четвертом положении пиридинового цикла. При взаимодействии Cu(hfac)₂с нитроксилами R¹ иR²получены молекулярные [Cu(hfac)₂R¹]₂, [{Сu(hfac)₂}₄R²₄] и полимерно-цепочечные {[Cu(hfac)₂R¹]₂[Cu(hfac)₂]}_∞, {[Cu(hfac)₂R²]₂[Cu(hfac)₂]}_∞ комплексы.

Магнетохимическое исследование показало, что в комплексах [Cu(hfac)₂R¹]₂, [{Сu(hfac)₂}₄R₄] доминируют ферромагнитные обменные взаимодействия, а в комплексах {[Cu(hfac)₂R¹]₂[Cu(hfac)₂]}_∞ и {[Cu(hfac)₂R²]₂[Cu(hfac)₂]}_∞ обнаружен спиновый переход.

Работа выполнена в рамках проектов 0333-2018-0004 (№ госрегистрации АААА-А17-117121890006-8) и 0267-2019-0001 (№ госрегистрации АААА-А16-116121510091-2).

______________________________

Научный руководитель–канд. хим. наук Богомяков А. С.