Lanthanide chelates with dimethyl(phenylsulfonyl)amidophosphate (labeled as HSP) and Lewis base ligands (bpy = 2,2;-bipyridine and phen = 1,10-phenanthroline) of formula Na[Ln(SP)

The reaction of fluoride anions with mononuclear rare-earth(III) complexes of the hexaazamacrocycle derived from 2,6-diformylpyridine and ethylenediamine affords trinuclear coordination compounds [Ln3L3(μ2-F)4(NO3)2](NO3)3. The X-ray crystal structures of these complexes show triplex cationic complexes where the three roughly parallel macrocyclic lanthanide(III) units are linked by bis-μ2-F bridges. The detailed analysis of the photophysical properties of the [Eu3L3(μ2-F)4(NO3)2](NO3)3·2H2O and [Tb3L3(μ2-F)4(NO3)2](NO3)3·3H2O complexes reveals different temperature dependence of luminescence intensity and luminescence decay time of the Eu(III) and Tb(III) derivatives. The spectra of mixed species of average composition [Eu1.5Tb1.5L3(μ2-F)4(NO3)2](NO3)3·3H2O are in accordance with the ratiometric luminescent thermometer behavior. Measurements of the direct-current (dc) magnetic susceptibility of the [Dy3L3(μ2-F)4(NO3)2](NO3)3·2H2O complex indicate possible ferromagnetic interactions between the Dy(III) ions. Alternating current (ac) susceptibility measurements of this complex indicate single-molecule magnet behavior in zero dc field with magnetic relaxation dominated by Orbach mechanism and an effective energy barrier Ueff = 12.3 cm–1 (17.7 K) with a pre-exponential relaxation time, τ0 of 7.3 × 10–6 s. A similar reaction of mononuclear macrocyclic complexes with a higher number of fluoride equivalents results in polymeric {[Ln3L3(μ2-F)5](NO3)4}n complexes. The X-ray crystal structure of the Nd(III) derivative of this type shows trinuclear units that are additionally linked by single fluoride bridges to form a linear coordination polymer.

The influence of the cation on the structure and properties of carbacylamidophosphate based tetrakis-complexes of lanthanides was studied. Density functional theory was applied for more detailed analysis of the complexes’ luminescence.

Two series of rare earth coordination compounds have been synthesized (Na[RE(L4)] (labeled as 1RE) and PPh4[RE(L4)] (labeled as 2RE), where RE = Y3+, Eu3+, Tb3+, L = 2,2,2-trichloro-N-(diphenylphosphoryl)acetamide) to determine the possibility of modifying their photophysical and magnetical properties by changing the counterion. The crystal structure of 1RE was determined based on the single-crystal X-ray diffraction and the crystal structure of 2RE was determined based on quantum chemistry computational procedures. Characterization of the physicochemical properties of the compounds was carried out using differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), 1H and 31P NMR spectroscopy as well as FT-IR, absorption and luminescence spectroscopy in the temperature range of 300 - 77 K. The rate constants of radiative (Arad) and non-radiative (Anrad) transitions, intrinsic (QLnLn) and overall (QLnL) emission quantum yields, sensitization efficiency (ηsens), the experimental and theoretical intensity parameters (Ωλ), the forward (WS, WT) and backward (WbS, WbT) intramolecular energy transfer (IET) rates were determined. Magnetic properties of Tb3+ compounds were studied in a constant field of 0.5 T in the temperature range of 1.8–300 K. Dynamic AC magnetic susceptibility measurements were carried out as a function of temperature and frequency for 1Tb and 2Tb. Only in the case of 2Tb, in the presence of an external DC field, a slight temperature dependence of in-phase χ′ and out-of-phase χ'' susceptibility was recorded. Based on experimental and theoretical results, the significant effect of counterion on the photophysical and magnetic properties of RE chelates has been demonstrated and clarified, providing valuable guidance for the design of bifunctional electromagnetic radiation converters.

This research presents a series of PMMA thin layers (labelled Ln_PMMA, where Ln = Eu3+, Tb3+, Sm3+, Dy3+) with high overall emission quantum yields of Q_Eu^L = 85%, Q_Tb^L =...