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스핀 크로스오버 거동을 보이는 배위 폴리머 금속시아노 철착체

전문가 제언: ○ 이 글에서는 저자가 개발한 시아노기를 가진 폴리머 배위자의 철(II)착체, FeL2[Ni(CN)4]의 스핀 크로스오버현상에 대해서 소개하고 있다.

○ 철은 원자번호 26이며, 8족의 제1전이원소 계열에 속하는 원소로 바닥상태의 전자배치는 [Ar]3d64s2이다. 주로 산화수로 (+2)를 취하며 Fe2+이온은 전자배치[Ar]3d6이다. Fe2+이온은 다양한 종류의 착체를 형성하나 대부분 8면체(Oh) 구조를 하고 있다. Oh의 대칭장인 Fe2+이온착체는 배위자장의 세기가 약할 때는 (t2g)4(eg)2의 고스핀상태가 되나, 강한 배위자장에서는 (t2g)6의 저스핀상태가 된다. 그러므로 철(II)착체는 온도, 압력, 광, 자장 등의 외부 자극에 의해 고스핀과 저스핀상태 사이에 스핀전이를 일으킨다.

○ 시아노기는 철(II) 이온과 배위한 후 (-Ag-NC-Fe)n-이나 (-Fe-CN-Ni)m 구조를 기본단위로 하는 중합된 2차원 배위의 골격을 가지는 폴리머를 구성하는 가교배위자로 작용하므로 시아노 철(II)착체는 폴리머 구조를 갖는 초분자구조체를 형성하며, 철(II)의 d전자와의 상호작용으로 스핀 크로스오버 현상을 나타내는 것으로 보고되었다.

○ 이러한 초분자구조를 가진 금속착체 화합물은 초분자구조기능을 가지고 있어 기능성이 더욱 고도화된 다기능성 재료가 될 수 있는 가능성을 가지고 있다. 외부의 자극에 응답하는 스핀 크로스오버 거동은 게스트분자의 유무나 게스트분자에 의해 유기되는 호스트 폴리머 금속착체의 미세한 구조 변화에 의해 크게 변동이 일어나며, 초분자구조의 미세한 제어가 가능한 것으로 기대되어 광학적 또는 자성적 복합재료 기능성 재료로 주목을 받고 있는데 특히 상전이를 동반하는 스핀 크로스 오버 착체는 분자소자, 분자메모리 및 분자스위치로 잠재적 활용 가능성이 크다고 보고되었다.

○ 이러한 고기능성 재료는 앞으로 발전이 크게 기대되는 IT, BT 등의 첨단산업 분야의 기능성 재료로 활용이 기대되므로 우리 산업도 초분자구조체에 대한 합성과 기능성 개발에 박차를 가할 필요가 있다.

저자: Takafumi Kitazawa
자료유형: 학술정보