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    发布时间:2020-04-29 09:21:59    点击:319

王新益课题组在单链磁体领域取得新进展


  我院王新益课题组在单链磁体领域取得新进展,相关成果近期以“Enhanced Single-Chain Magnet Behavior via Anisotropic Exchange in a Cyano-Bridged MoIII-MnII Chain”为题在德国应用化学上在线发表(Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202001706),论文第一作者为南京大学博士生史乐。

  自从在一维体系观察到缓慢的磁驰豫以来,单链磁体(Single-Chain Magnets, SCMs)成为继单分子磁体(Single Molecule Magnets,SMMs)之后分子磁性领域的又一重大突破。与单分子磁体不同,单链磁体的自旋翻转能垒不仅来自磁性离子或磁性团簇的磁各向异性,还取决于链内磁性单元之间的磁交换作用。因此,增强链内自旋载体的磁耦合可以显著的提高单链磁体的驰豫能垒。理论研究表明,五角双锥的[Mo(CN)7]4-构筑块中的MoIII具有极强的磁各向异性,其与其它金属之间的各向异性磁交换非常有利于构筑高能垒的单链磁体。

图 1 单链磁体的晶体结构(a)及磁学性质(b-d)

  基于课题组前期在[Mo(CN)7]4-单分子磁体的研究基础上(J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 13302-13305;J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 11714-11717),王新益课题组通过配体设计构筑了一列新颖的MnII-[Mo(CN)7]4-一维链(图1a)。研究发现该链状结构可看作由Mn2Mo单分子磁体通过氰根基团连接而成。直流磁化率和交流磁化率测量表明该化合物具有单链磁体的特征,其自旋翻转能垒达到178K,高于大部分单链磁体的驰豫能垒。在2.0 K时,单链磁体的矫顽场达到15000 Oe,并呈现出源于量子隧穿的台阶状磁滞回线,磁滞回线开口维持在5.2 K左右。

  由于低自旋的MoIIIS = 1/2)和MnII离子具有非常小的零场分裂能,该单链磁体的磁各向异性主要源于MoIII-MnII之间的各向异性磁交换,与其它单链磁体存在明显的差异。结合着早期报道的[Mo(CN)7]4-桥连的单分子磁体,这些研究成果进一步表明各向异性磁交换在构筑高各向异性和阻塞温度的分子纳米磁体方面具有很大的潜力,从而提供了构筑分子纳米磁体的新策略。

  本研究是和美国德州农工大学的Kim R Dunbar教授合作完成。配位化学国家重点实验室的赵越老师和王天维老师在晶体解析和磁性测量方面提供了帮助。该研究工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助。



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