氰根橋聯(lián)3d-4f配合物分子磁體的磁性研究.pdf

1、氰根橋聯(lián)的金屬配合物由于其出現(xiàn)超室溫的居里溫度和迷人的光磁性等現(xiàn)象,在許多領域受到廣泛的關注。但此類配合物的研究大都集中于過渡金屬離子,到目前關于3d-4f配合物的磁交換作用研究仍然很少。影響此類配合物磁性的主要來源為稀土離子的未滿的4f電子,由于稀土離子Ln3+(除了Gd3+)具有非零的軌道角動量(L),自旋軌道耦合影響了等方性僅自旋的哈密頓函數(shù)的使用。晶體場與軌道貢獻的聯(lián)合效應導致磁化率和交換相互作用的各向異性。近年來,人們利用DM

2、F、甜菜堿等混合配體合成了一系列氰根橋聯(lián)的稀土-過渡金屬異多核配合物。發(fā)現(xiàn)3d-4f氰根橋聯(lián)配合物有著豐富和新穎的空間結構排列體系,以及獨特的光學與磁學性能,同時有著特殊的應用潛力,成為物理、化學和材料科學等交叉學科的重要課題之一本論文通過對配合物磁性測量并結合已證實分子微觀結構,對氰根橋聯(lián)3d-4f配合物進行磁性研究。本論文主要研究結果如下：1.主要研究了弱磁場100 Oe作用下的雜化氰根橋聯(lián)3d-4f雙核配合物[Ln(H2O)3(D

3、MF)4(μ-CN)Fe(CN)5]·nH2O(Ln=Nd,Gd,Er)的磁性。在高溫時,這三個樣品都遵循居里-外斯定律,通過外推χm-1與T的關系曲線的線性部分到χm-1=0,得到此三個樣品的順磁居里溫度θ<；0,證實此類配合物自旋間存在反磁性相互作用。其中樣品[GdFe]與[ErFe]的磁化率在低溫時也遵循居里-外斯定律。[NdFe]當溫度低于50K時,磁化率偏離了居里-外斯定律,主要原因是由于Nd3+低溫時的基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)能

4、級布居發(fā)生改變。通過哈密頓量H=JS1S2+β(S1g1+S2g2)H對此類雙核配合物擬合得到Nd3+,Gd3+,Er3+與Fe3+之間自旋相互作用積分J分別為-48.4cm-1,-0.44cm-1,-6.06cm-1,這些J值大小主要與稀土離子Nd3+,Gd3+,Er3+非線性的磁結構有關,表示氰根橋聯(lián)Ln與Fe離子間存在反鐵磁性的自旋相互作用。2.主要研究了低外場10Oe,100 Oe下的氰根橋聯(lián)3d-4f雙核配合物LnFe(CN)

5、6·4H2O(Ln=Sm3+,Gd3+)的磁性。樣品[GdFe]通過外推χm-1與T的關系曲線的線性部分到χm-1=0,得到此三個樣品的順磁居里溫度θ<0,證實此類配合物呈反磁性。其中樣品[SmFe]的磁化率不遵循居里外斯定律,這是由于Sm離子的基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)的塞曼效應分布。但兩者的χmT隨溫度T的變化有著相同的趨勢,這種趨勢可通過分子場理論來解釋,在化合物[LnFe]中,證實了Ln-Fe自旋相互作用為反鐵磁性行為,由于Sm3+/Gd