草酸類分子基磁體在交變外場下相變行為的研究.pdf

1、近年來，隨著配位化學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，由全新的化學(xué)合成途徑得到的分子基磁性材料因其重要的性能和應(yīng)用前景成為材料學(xué)和配位化學(xué)中最活躍的課題。另一方面，Ising模型是研究磁性材料最簡單且最具代表性的模型，尤其是人們利用該模型解釋了磁性薄膜在交變外場下的非平衡態(tài)相變后，對這一模型的研究又成為了一個熱點課題。因此利用Ising模型研究分子基磁體在非平衡態(tài)下的相變行為對材料設(shè)計及研發(fā)有著重要的指導(dǎo)意義。
　　本文利用相關(guān)有效場理論研究了高自

2、旋Blume-Capel模型（BC模型）在交變外場下的動力學(xué)相變。BC模型可以用來描述含有高自旋磁離子（如Fe3+，Mn2+，Ni2+，Cr3+）且磁離子受晶場作用的磁性薄膜。研究結(jié)果表明:薄膜中磁離子受到的晶場值是決定薄膜材料相變行為的主要因素。當(dāng)晶場常數(shù)取絕對值很大的負(fù)值時，系統(tǒng)在低溫低外場區(qū)會出現(xiàn)混合相區(qū)域，這是非平衡態(tài)下系統(tǒng)特有的磁現(xiàn)象。模型中考慮的最近鄰磁離子間的關(guān)聯(lián)越多，意味著自旋間的熱力學(xué)漲落越多，混合相區(qū)域越窄。對于半整

3、數(shù)S=3/2的薄膜材料，系統(tǒng)會出現(xiàn)特殊的一階有序—有序相變，而對于整數(shù)S=1的磁性薄膜則不發(fā)生—階有序—有序相變。這說明磁性薄膜材料中磁離子的自旋值對薄膜材料的相變行為有很大的影響。
　　在BC模型研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了層狀蜂窩晶格結(jié)構(gòu)的混自旋Ising模型描述結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的草酸根雙金屬分子基磁體，并研究了其在交變外場下的補償行為和磁有序溫度。當(dāng)草酸分子基磁體中的金屬離子為釩時，化合物的補償行為由VⅢ離子的層間耦合決定。如果材料的層間

4、距離很大，使得VⅢ離子的層間耦合為零時，材料不會出現(xiàn)補償溫度。另一個決定補償溫度的因素是金屬離子在材料中受到的晶場作用，只有這個晶場大于臨界晶場時才會出現(xiàn)補償溫度。隨著晶場的增強，材料的補償溫度降低，但當(dāng)晶場足夠強后，補償溫度不再受晶場變化的影響。對材料磁有序溫度的研究表明，層間耦合越強，磁有序溫度越高;晶場越強，磁有序溫度越高;外磁場越弱，磁有序溫度越高。
　　分子基磁體中的金屬離子為鐵時，在低外場下化合物的補償行為不受層間耦合

5、的影響。即使材料的層間距離很大，材料的層間耦合為零時，只要晶場大于臨界晶場，鐵類分子基磁體仍會出現(xiàn)補償行為。這一結(jié)果表明該種分子基磁體中存在其他更長距離的相互作用。材料的磁有序溫度由層間耦合和晶場決定，而這兩個值受分子基磁體中的有機陽離子控制。有機陽離子尺寸越大，材料的層間距越大，層間耦合作用減小，磁有序溫度降低;有機陽離子的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對稱性越好，磁離子受到的晶場作用越強，磁有序溫度升高。因此有機陽離子的選擇決定了材料最終的磁有序溫度