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(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。但此類配合物的研究大都集中于過(guò)渡金屬離子,到目前關(guān)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(lái)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(dòng)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(chǎng)與軌道貢獻(xiàn)的聯(lián)合效應(yīng)導(dǎo)致磁化率和交換相互作用的各向異性。近年來(lái),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(guò)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(jié)構(gòu)排列體系,以及獨(dú)特的光學(xué)與磁學(xué)性能,同時(shí)有著特殊的應(yīng)用潛力,成為物理、化學(xué)和材料科學(xué)等交叉學(xué)科的重要課題之一本論文通過(guò)對(duì)配合物磁性測(cè)量并結(jié)合已證實(shí)分子微觀結(jié)構(gòu),對(duì)氰根橋聯(lián)3d-4f配合物進(jìn)行磁性研究。本論文主要研究結(jié)果如下：1.主要研究了弱磁場(chǎng)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(shí),這三個(gè)樣品都遵循居里-外斯定律,通過(guò)外推χm-1與T的關(guān)系曲線的線性部分到χm-1=0,得到此三個(gè)樣品的順磁居里溫度θ<；0,證實(shí)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(shí)也遵循居里-外斯定律。[NdFe]當(dāng)溫度低于50K時(shí),磁化率偏離了居里-外斯定律,主要原因是由于Nd3+低溫時(shí)的基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)能

4、級(jí)布居發(fā)生改變。通過(guò)哈密頓量H=JS1S2+β(S1g1+S2g2)H對(duì)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(jié)構(gòu)有關(guān),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(chǎng)10Oe,100 Oe下的氰根橋聯(lián)3d-4f雙核配合物L(fēng)nFe(CN)

5、6·4H2O(Ln=Sm3+,Gd3+)的磁性。樣品[GdFe]通過(guò)外推χm-1與T的關(guān)系曲線的線性部分到χm-1=0,得到此三個(gè)樣品的順磁居里溫度θ<0,證實(shí)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(yīng)分布。但兩者的χmT隨溫度T的變化有著相同的趨勢(shì),這種趨勢(shì)可通過(guò)分子場(chǎng)理論來(lái)解釋,在化合物[LnFe]中,證實(shí)了Ln-Fe自旋相互作用為反鐵磁性行為,由于Sm3+/Gd