I gruppen tilbydes en lang række projekter inden for følgende områder, der er egnet til alle niveauer (bachelor-, kandidat-, Ph.D.). Den virkelig tværfaglige karakter som molekylær magnetisme kræver giver en stor grad af fleksibilitet og sikrer, at projekterne kan skræddersys til den enkelte studerende. Nedenfor er en række mulige projekter. Hvis du ønsker at drøfte nogen af disse yderligere, eller hvis du har et forslag til et projekt som ikke er nævnt her, så er du meget velkommen til at kontakte Jacob Overgaard (jacobo@chem.au.dk, bygning 1512-314).
Optagelse og analyse af meget nøjagtige diffraktionsdata fra røntgen og/eller polariseret neutrondiffraktion kan åbne mulighed for en eksperimentel bestemmelse af tæthedsfordelingen af elektroner og/eller spin. Dette kan anvendes til at forklare de underliggende egenskaber, der giver anledning til SMM adfærd bl.a. i form af orbital populationer, der kan kvantitativt udledes direkte fra sådan en model. Vi har mange års erfaring med den slags eksperimenter i studier af andre materialer, men er først lige begyndt at anvende dem på molekylære magneter.
En af de vigtigste egenskaber ved SMM forbindelser er den magnetiske anisotropi, og det er den der giver anledning til barrieren der modvirker hurtig relaxation af det magnetiske moment. Størrelsen af denne anisotropi kan beregnes teoretisk, men det er ikke nødvendigvis nøjagtigt. I gruppen udvikler vi nye eksperimentelle metoder til at kvantificere den magnetiske anisotropi, baseret blandt andet på polariseret neutron diffraktion fra både pulver og en-krystaller. Vi afsøger også metoder til at gøre dette ved hjælp af polariseret synkrotron stråling, fx ved resonant spredning.
Vi har i de seneste år samarbejdet med fremtrædende forskningsgrupper i USA omkring helt specielle overgangsmetal-komplekser. Det viser sig nemlig at ved at udvælge særlige koordinations-geometrier omkring en enkelt 3d-metal som Fe eller Co kan man lave SMM med meget stor magnetisk anisotropi og dermed en stor energi-barriere mod relaksation. Vi har investeret 3 måneder af et PhD projekt på at lære syntese metoder, og vi vil fra 2018 udbyde projekter der omhandler udvikling og udnyttelse af specielle (luftfølsomme) ligander til SMM dannelse.
Forholdet mellem strukturelle og magnetiske parametre er en afgørende forudsætning for rationelt design af forbedrede magnetiske forbindelser. Desværre er det stadig vanskeligt at finde troværdige sammenhænge for forbindelser der indeholder yderst anisotrope ioner, og især dem, der kan forudsige hvorvidt vekselvirkningen mellem to ioner er ferro- eller antiferromagnetisk. Elektron- eller spintætheds metoder vil givetvis kunne give et væld af værdifulde oplysninger om sådanne sammenhænge, og føre til magneto-tætheds sammenhænge.
Vi har opbygget faciliteter til at måle krystalstrukturer under højt tryk, ved hjælp af såkaldte "diamond anvil cells" eller DAC. Vi bruger disse til at bestemme hvorledes molekylære strukturer ændrer sig når krystallerne presses sammen. I vores forskning er vi især interesseret i hvordan de magnetiske egenskaber ændrer sig, og indtil nu har vi bestemt krystalstrukturen under tryk og derefter brugt computerberegninger af de magnetiske egenskaber baseret på disse sammenpressede strukturer. Vi arbejder lige nu på at udvikle trykceller der kan passe i det udstyr vi har til at måle magnetiske egenskaber, og det er forskning vi gerne vil have hjælp til.
Beregningsmæssige teknikker anvendes ofte til at underbygge en given rationalisering af den magnetiske opførsel, da det er meget vanskeligt at måle eksperimentelt den energetiske manifold der dikterer de magnetiske egenskaber. Både DFT og ab-initio metoder (CASSCF) anvendes rutinemæssigt til dette formål. Studenterprojekter kan indebære beregninger på de nye forbindelser der samtidig bliver studeret med eksperimentelle elektrontætheds-metoder. Denne del foregår i tæt samarbejde med kolleger fra teoretisk kemi på AU.
