Electron transfer properties in the Prussian blue analogues RbxMn y
o zH2O
Datum: 19 juni 2009
Promotie: E.J.M. Vertelman, 16.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5,
Groningen
Proefschrift: Electron transfer properties in the Prussian blue
analogues RbxMn y o zH2O
Promotor(s): prof.dr. B. Hessen
Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen
Moleculaire magnetische schakelaar verder verfijnd
Het onderzoek van Esther Vertelman was erop gericht om uit te vinden
hoe het mechanisme van de interne redoxreactie in RbxMn y o
zH2O verbindingen precies werkt. Er is gekeken of deze interne
redoxreactie kan worden verfijnd zodat het temperatuurbereik van de
hysterese kan worden veranderd naar iedere gewenste temperatuur. De
resultaten van dit onderzoek kunnen er toe leiden dat in de toekomst
de hysterese kan worden geplaatst rond kamertemperatuur. Op die manier
kan er een minuscule magnetische schakelaar worden gemaakt. Deze
schakelaar kan met behulp van de juiste kleur licht worden geschakeld
en zo worden toegepast voor elektronica of computerdoeleinden.
Het bleek dat hoe minder defecten er zijn, hoe completer de
interne redoxreactie en hoe smaller de hysterese zijn. Dit kan worden
verklaard door een veranderde redoxpotentiaal van het Mn-ion, dat als
gevolg van de defecten vijf cyanide-groepen en één watermolecuul heeft
in plaats van zes cyanides. Ook werd onderzocht welke factor de
grootste invloed heeft op de hoeveelheid defecten in het uiteindelijke
materiaal. Dit bleek de snelheid te zijn waarmee tijdens de synthese
de oplossing die mangaan-ionen bevat, wordt toegevoegd aan de
oplossing met ijzerhexacyanide- en rubidium-ionen. Hoe langzamer dit
gaat, hoe beter de Mn:Fe verhouding wordt. Het systeem heeft dan
voldoende tijd om alle watermoleculen die oorspronkelijk om mangaan
zaten, te vervangen door de cyanides die aan ijzer vastzitten. Het
percentage materiaal dat een interne redoxreactie vertoont, is direct
te zien in het 57Fe Mössbauer spectrum bij kamertemperatuur.
Verder is het voor de eerste maal gelukt om in plaats van poedervormig
materiaal ook kristallen te maken die voor 50 procent een interne
redoxreactie vertonen onder invloed van temperatuur en licht.
Esther Vertelman (Purmerend, 1980) studeerde scheikunde in Groningen.
Het onderzoek werd uitgevoerd bij het Stratingh Instituut van de RUG
en gefinancierd door het Zernike Institute for Advanced Materials.
Vertelman is docent aan het Hanze Institute of Technology van de Hanze
Hogeschool Groningen.
The research in this thesis was aimed at figuring out how the
mechanism of the internal redox reaction in RbxMn y o zH2O
exactly works. Also it was tried to fine tune the exact position and
width of the temperature hysteresis. It turned out that the more
defects are present in the final material, the less complete
the internal redox reaction and the wider the hysteresis. This can be
explained by a changed redox potential of the Mn ion which has, due to
the defects, 5 cyanides and one water molecule rather than 6 cyanides.
De most pronounced effect on the amount of defects is during the
synthesis the addition speed of the manganese ion containing solution
to the ironhexacyanide and rubidium containing solution. The slower
this is, the better the Mn:Fe ratio: the system has enough time to
replace the water molecules around manganese by the cyanides that are
attached to iron. The percentage of material that shows an internal
redox reaction is directly visible in the 57Fe Mössbauer spectrum at
room temperature. Furthermore, for the first time it was possible to
obtain single crystals that show an internal redoxreaction of 50%
under the influence of temperature and light. The precize distribution
of the rubidium ions and water molecules over the material is a
possible explanation for the partial transfer rather than the expected
complete transfer. Alkali ions other than rubidium turned out either
not to be incorporated or the resulting material did not show an
internal redox reaction.
Laatst gewijzigd: 09 juni 2009 09:24
Rijksuniversiteit Groningen