单分子磁体发展综述课件

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磁单极子及磁洛伦兹力的探讨课件

当磁单极子在磁场中做圆周运动时，其产生的磁场与普通磁铁产
生的磁场相同。
04
磁单极子与磁洛伦兹力的实验验证
实验设计思路
建立磁场模型
选择合适的实验材料
为了验证磁单极子和磁洛伦兹力的存在，需要建立一个合适的磁场模型，以便进行实验操作和数据分析。
根据磁场模型的要求，选择具有磁性的材料作为实验对象，如铁、钴、镍等。
03
磁单极子与磁洛伦兹力的关系
磁单极子产生的磁场
磁单极子具有正负极性，能够产生磁场。
磁单极子的磁场分布与普通磁铁的磁场分布不同，其磁场线呈闭合曲线，没有N极和S极的分离。
磁单极子的磁场强度与普通磁铁的磁场强度相同，均由磁单极子的磁荷量决定。
磁单极子在磁场中的受力分析
磁单极子在磁场中受到洛伦兹力的作用，该力的大小与磁单极子的磁荷量、磁场强度以及磁场的
磁单极子及磁洛伦兹力的探讨课件
目录 Contents
• 磁单极子简介 • 磁洛伦兹力概述 • 磁单极子与磁洛伦兹力的关系 • 磁单极子与磁洛伦兹力的实验验证 • 未来研究方向与展望
01
磁单极子简介
磁单极子的定义
01
磁单极子是指只具有N极或S极单一磁极的磁性物质。
02
与常规的磁铁不同，磁单极子具有长程的磁场，其磁力线呈闭合曲线，因此不存在磁场消失的问题。
确导向和控制。
新材料与新技术的应用
1 2
新材料的发现与应用
随着新材料技术的不断发展，有望发现具有优异磁性能的新型材料，为磁单极子和磁洛伦兹力的研究提供新的实验平台。
数值模拟技术的应用
利用高性能计算机进行数值模拟，可以更深入地理解磁单极子和磁洛伦兹力的行为和机制。

13ic单分子磁体综述

Article /IC
Shedding Light on the Single-Molecule Magnet Behavior of Mononuclear DyIII Complexes
Daniel Aravena and Eliseo Ruiz*
Departament de Química Inorgan ̀ ica and Institut de Recerca de Química Teor ̀ ica i Computacional, Universitat de Barcelona, Diagonal 645, E-08028 Barcelona, Spain
INTRODUCTION Considerable eﬀort has been made to produce molecular materials that could behave as small nanomagnets (singlemolecule magnets, SMMs). SMM behavior was detected for the ﬁrst time at a low temperaቤተ መጻሕፍቲ ባይዱure in an [Mn12O12(CH3COO)16(H2O)4] complex usually known as Mn12 (8MnIII4MnIV).1,2 The ﬁrst systems were polynuclear transition metal complexes that exhibit slow relaxation of their magnetization, which is essentially controlled by an energy barrier that may ﬁx the direction of spin. That spin direction may ﬂip (relaxation process) due to thermal crossing of the barrier or tunneling, both from the ground state, or the process may be thermally assisted through low-lying excited states. SMM systems have two speciﬁc characteristics that have been well described in the past: steps in their hysteresis loops due to tunneling eﬀects and frequency dependence of the imaginary part of the magnetic susceptibility under ac magnetic ﬁelds.3,4 From a practical point of view, it is more common to employ susceptibility measurements under ac ﬁelds to probe SMM properties. Many research groups have been searching for new highnuclearity systems5,6 with large barriers in the hope of devising high-temperature applications (since current SMMs normally present slow relaxation of their magnetization only below 10 K). However, in 2003, Ishikawa and co-workers7 presented a mononuclear complex [TbPc2]− containing only one TbIII cation that exhibits slow magnetization relaxation together with a huge anisotropic barrier. Since 2008, several mono© 2013 American Chemical Society

单分子(单链)磁体的研究

Nature Chem. 2012,4,921-926
LT LS [LS-Co(III)LS-Fe(II)]
HT HS [HSCo(II)LS-Fe(III)]
65.5 K 3.1× 10-10
33.3 K 3.3×10-8
机理 5f-3d
Nature Chem. 2012,4,1011-1017
-1
-12.0
-7
-12.2
-12.3 0.30
-12.4
0.55
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
T /K
-1
D
-5
Linear Fit
-6
-7
S
-8
n=9.7
-9
-10
-3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4
任旻主题报告 20130922
• 多功能：铁电介电自旋交叉。。。 • 机理：高能垒弛豫构效关系。。。 • 调控：光电溶剂配体取代基。。。
多功能
JASC: /10.1021/ja407570n
2: HS J = −0.96(3) K and g = 2.02(5). 3: LS J1= −1.09(9) K, J2 = +0.04(1) K, and g = 2.00(5).
单分子（单链）磁体的研究进展
JASC: /10.1021/ja407570n Nature Chem. 2012,4,921-926 Nature Chem. 2012,4,1011-1017 Nature Chem. 2013,5,577-581 JACS: /10.1021/ja403154z Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 9130 –9134 Inorg. Chem. 2012, 51, 8538−8544 Nature Chem. 2013,5,673-678 Chem. Eur. J. 2013, 19, 12982 – 12990 JACS: /10.1021/ja405284t J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 13242−13245

《分子磁性》课件

01
02
分子磁性的产生还与分子中的电子排布有关，不同的电子排布会导致不同的磁性表现。
分子磁性的起源与分子中的电子自旋有关。分子中的电子自旋会产生磁矩，从而产生磁性。
03
分子中的原子种类
不同原子具有不同的电子排布，从而影响分子的磁性。
01
分子的几何构型
分子的几何构型决定了分子中电子的排布，从而影响分子的磁性。
加强国际合作与交流
感谢您的观看
THANKS
总结词：近年来，分子磁性研究取得了许多重要的成果，为磁学领域的发展做出了重要贡献。
Байду номын сангаас
总结词
随着技术的不断进步和研究的深入，分子磁性研究的前景将更加广阔。
要点一
要点二
详细描述
未来，随着技术的不断进步和研究的深入，分子磁性研究有望在更多领域取得突破。例如，利用分子磁体的特性开发新型信息存储器件、传感器和逻辑运算器等，将有望引领信息技术的新一轮发展。此外，分子磁性研究还有望在生物医学、能源和环境等领域发挥重要作用，为解决人类面临的能源危机和环境问题提供新的解决方案。
分子磁性研究的意义
尽管分子磁性研究取得了一定的成果，但仍面临许多挑战，如提高分子磁体的稳定性、降低矫顽力、实现室温下的磁有序等。
面临的挑战
随着科技的不断进步，新的实验技术和理论方法不断涌现，为解决分子磁性领域的难题提供了新的机遇。
机遇
分子磁性研究需要物理学、化学、生物学等多个学科的交叉合作，以推动该领域的发展。
跨学科合作的重要性
未来应继续加强对分子磁性基础理论的研究，深入探索物质的磁学性质和微观机制。
加强基础研究
发展新的实验技术，提高对分子磁体的结构和性质的测量精度和可靠性。

单分子磁体_Mn_4_CF_3COO_4_hmp_6_的合成_晶体结构及磁学性质

Vol .28高等学校化学学报No .32007年3月 CHE M I CAL JOURNAL OF CH I N ESE UN I V ERSI TI ES 406～409单分子磁体[M n 4(CF 3COO )4(h m p)6]的合成、晶体结构及磁学性质那立艳1,2,宁桂玲1,张凤杰2,王　冰2(1.大连理工大学化工学院,大连116022;2.大连民族学院生命科学学院,大连116600)摘要　以[Mn 12O 12(CF 3C OO )16(H 2O )4]・2CF 3COOH ・4H 2O 和22羟甲基吡啶(h mpH )为起始物,在四氢呋喃溶液中合成了一种新的四核锰配合物[Mn 4(CF 3C OO )4(h mp )6].X 射线单晶衍射结果表明,该配合物属于单斜晶系,P 21/c 空间群,晶胞参数a =113663(3)n m,b =114705(3)n m,c =114734(3)n m,β=98151(3)°,V =219276n m 3,Z =2.配合物中有两个CF 3C OO -基团与七配位Mn2中心相连,其中一个为单齿配体,另一个是双齿配体.直流磁化率研究结果表明,该配合物具有较高的自旋基态,而交流磁化率依赖于外场频率变化极值的出现表明该配合物是一种单分子磁体.关键词　单分子磁体;锰配合物;合成;晶体结构;磁学性质中图分类号　O611.4;O641 文献标识码　A 文章编号　025120790(2007)0320406204收稿日期:2006206224.基金项目:国家自然科学基金(批准号:20376009)资助.联系人简介:宁桂玲(1958年出生),女,教授,主要从事纳米材料与无机超分子功能材料合成研究.E 2mail:ninggl@dlut .edu .cn近年来,单分子磁体在高密度信息存储技术方面显现出极大的应用潜力,因而备受瞩目[1].常规磁体的磁性源于大量自旋载体在晶体中分子间的相互作用及长程有序的结果,而单分子磁体是由相对独立的纳米尺寸的分子单元构成.在外磁场的作用下,它们的磁矩(自旋)可以统一定向取向,去掉外磁场后磁矩翻转需要克服较高能垒,故低温下分子磁矩重新取向的速度非常慢,即产生慢的磁弛豫现象.同时,单分子磁体所表现的量子化隧道效应成为解释磁现象的量子力学和经典力学之间的桥梁[2].到目前为止,单分子磁体的研究主要集中于金属锰的十二核配合物[3～5],其通式为[Mn 12O 12(O 2CR )16(H 2O )x ]n -(n =0,1,2;x =3,4),而核数在2～84之间的锰[6～8]及一些通过氧桥联的钒[9]、铁[10]、钴[11,12]、镍[13]的配合物也表现出了单分子磁体的性质[14].本文报道一种新的具有混合价态的四核锰配合物的合成及晶体学结构,磁学研究结果表明,该配合物是一种单分子磁体.1　实验部分1.1　试剂与仪器所用试剂均为市售分析纯.[Mn 12O 12(CF 3COO )16(H 2O )4]・2CF 3COOH ・4H 2O 按照文献[14]方法合成.红外光谱采用N icolet FT 2I R 740型红外光谱仪(K B r 压片)测试,测量范围400～4000c m -1.磁化率数据在MP MSXL 超导量子磁强计上测得.直流磁化率的测量温度范围2～300K,磁感应强度为011T .交流磁化率测量的温度范围118～3K,磁感应强度为3×10-4T,交流磁场的操作频率为1～997Hz,磁化率的数据由从帕斯卡常数推算的抗磁化率得到校正.晶体衍射数据在B ruker S MART 1000CCD X 射线衍射仪上收集.辐射源为钼靶,经石墨单色器单色化(λ=01071073n m ),数据用S ADABS 程序进行经验吸收校正.1.2　实验过程将2g [Mn 12O 12(CF 3COO )16(H 2O )4]・2CF 3COOH ・4H 2O 溶于10mL 四氢呋喃溶液中,加入015mL 22羟甲基吡啶(h mpH ),形成浅褐色的溶液,搅拌2d 后出现紫色沉淀.将该沉淀过滤,并用四氢呋喃及正己烷的混合溶液洗涤,然后将其溶解在乙腈溶液中,形成红褐色溶液.过滤该溶液,并在室温下将乙醚慢慢加入到滤液中,形成红褐色晶体,该晶体经过滤,乙醚洗涤,并于真空中干燥,以反应物[Mn 12O 12(CF 3COO )16(H 2O )4]・2CF 3COOH ・4H 2O 为基础计算产率约为19%.I R, ν(C O )/c m -1:1676(s ),1639(s ),1607(s ).2　结果与讨论2.1　晶体学数据与结构描述该配合物的晶体学数据列于表1,选择性键长和键角列于表2.Table 1　Cryst a llograph i c da t a and structura l ref i n e m en t param etersFor mula C 52H 52F 12Mn 4N 6O 16For mula weight 1464176Crystal system MonoclinicSpace gr oupP 21/c (No .14)a /nm 113663(3)b /nm 114705(3)c /nm114734(3)β/(°)98151(3)V /nm 3219276(10)Z2D c /[g ・c m -3]11662F (000)1484Crystal size /mm30119×0124×0128Te mperature /K 110I ndex range (h,k,l )-17/17,-18/19,-19/19θrange /(°)115—2715Tot .,uniq .data,R (int )26150,6637,01050R,wR 2010689,011831Goodness 2of 2fit11054Table 2　Selected bond d ist ances(nm )and bond angles(°)for the title co m plexMn1—O20.1869(3)Mn1—N10.2200(4)Mn2—O20.2200(3)Mn2—O50.2334(3)Mn1—O10.1874(3)Mn1—O30.2223(3)Mn2—O10.2227(3)Mn2—O30.2357(3)Mn1—O30.1991(3)Mn2—O60.2163(4)Mn2—N30.2285(3)Mn2—O40.2375(3)Mn1—N20.2064(3)O2—Mn1—O1176105(13)N2—Mn1—N194133(14)O6—Mn2—N386166(13)O1—Mn2—O371177(10)O2—Mn1—O383126(12)O2—Mn1—O395164(12)O2—Mn2—N3133190(11)N3—Mn2—O370131(11)O1—Mn1—O399102(12)O1—Mn1—O381158(12)O1—Mn2—N394103(11)O5—Mn2—O3143117(12)O2—Mn1—N281105(13)O3—Mn1—O381140(12)O6—Mn2—O591154(15)O6—Mn2—O488182(13)O1—Mn1—N296143(13)N2—Mn1—O396116(12)O2—Mn2—O5141153(11)O2—Mn2—O485131(11)O3—Mn1—N2163182(12)N1—Mn1—O3159166(12)O1—Mn2—O584103(12)O1—Mn2—O487178(11)O2—Mn1—N1103119(14)O6—Mn2—O290181(13)N3—Mn2—O584157(12)N3—Mn2—O4140154(12)O1—Mn1—N179197(13)O6—Mn2—O1175143O6—Mn2—O3112166(13)O5—Mn2—O456137(11)O3—Mn1—N193110(13)O2—Mn2—O191196(11)O2—Mn2—O368143(10)O3—Mn2—O4145148(11)F i g .1　V i ew of the m olecul ar structure of the title co m plex F i g .2　Pack i n g d i a gram of the title co m plex 图1是配合物[Mn 4(CF 3COO )4(h mp )6]的分子结构,图2是密堆积图.从图1可以看出,该配合物分子是由2个来自于h mp -基团的μ32O 原子连接4个锰原子构成的.hmpH 是一种含有氮、氧配位原子的多齿配体,由于其具有多种可能的连接方式,已成功地应用于单分子磁体的合成中[15].在该多齿704　No .3那立艳等:单分子磁体[Mn 4(CF 3COO )4(h mp )6]的合成、晶体结构及磁学性质配体结构中,hmpH 均是双齿配体,与Mn2相连的h mp -基团提供一个μ32O ,与Mn1相连的2个hmp -基团各个提供1个μ22O.在研究CF 3COO -基团的配位情况时,发现与Mn2配位的CF 3COO -基团中一个是单齿配体,另一个则是对称的双齿配体,CF 3COO -基团的这种连接方式,在四核配合物当中尚未见报道.由于Mn 3+具有较多的单电子,并在八面体场中发生各向异性的Jahn 2Teller 畸变,具有较大的零场分裂效应,所以是单分子磁体中最常见的金属中心.该配合物中Mn1处于略畸变的八面体中心,N1—Mn1—O3形成八面体的轴向,N1—Mn1(012200nm )和Mn1—O3(012223nm )的键长明显高于赤道面上的平均键长011949nm ,体现了d 4高自旋的Jahn 2Teller 拉长效应,因而Mn1可能为+3价.Mn2为七配位,处于畸变的五角双锥的中心,O1—Mn2—O6处于轴向位置,锰与配体间七配位的连接方式在单分子磁体中非常少见[16,17].Mn2与配体的平均键长为012277nm ,明显高于Mn1与配体的平均键长012037n m ,因而,Mn2的价态应该是+2价.键价计算(BVS )[18]结果表明,Mn1和Mn2的价态分别为3114和1181,证实了我们的估计.2.2　直流磁化率通过χm T 对温度T 的变化曲线可以获得配合物基态的信息.图3是χm T 对温度T 的变化曲线,χm T 值在室温时随温度的降低略有升高,在517K 达到最大值,经历一个极大值后又随温度降低迅速下降.根据相关文献报道[16,19],该化合物应具有铁磁性自旋交换作用,基态自旋值S =9.F i g .3　Plot of χm T vs.te m pera ture for the title co m 2plex m ea sured i n a 011T dc magneti c f ield　F i g .4　Plot of the out 2of 2pha se ac magneti c suscepti 2b ility vs .te m pera ture for the title co m plex2.3　交流磁化率在交流磁化率的测定中,以特定频率振荡的弱场[通常为(1～5)×10-4T]加到样品上以跟踪样品磁弛豫的动力学过程.低温下,由于单分子磁体在高自旋和低自旋之间转换时要克服一个能量壁垒,从而导致翻转速率减慢.如果磁弛豫速率与外加交流磁场保持匹配,则能观察到一个虚部交流磁化率信号,并且虚部磁化率对温度的极值与外场频率有关,这一点已经成为衡量是否为单分子磁体的判据.图4是在4个不同频率时该配合物的交流磁化率的虚部对温度变化曲线.从图4中可以看出,温度低于3K 时,出现了依赖于外场频率的虚部磁化率信号,而其最大值将出现在仪器所能达到的最低温度118K 以下,磁弛豫作用的发生说明本文报道的配合物可能是一种单分子磁体.参　考　文　献[1]　Gatteschi D.,Sess oli R..Angew .Che m.,I nt .Ed .[J ],2003,42(3):268—297[2]　Thomas L.,L i onti F .,Ball ou R.,et al ..Nature[J ],1996,383:145—147[3]　Sess oli R.,Tsai H.L.,Schake A.R.,et al ..J.Am.Che m.Soc .[J ],1993,115(5):1804—1816[4]　Epp ley H.J.,Tsai H.L.,de V ries N.,et al ..J.Am.Che m.Soc .[J ],1995,117(1):301—317[5]　Boskovic C .,Pink M.,Huff man J.C .,et al ..J.Am.Chem.Soc .[J ],2001,123(40):9914—9915[6]　Murugesu M.,W ernsdorferW.,Raftery J.,et al ..I norg .Che m.[J ],2004,43(14):4203—4209[7]　Piligkos S .,Rajara man G .,SolerM.,et al ..J.Am.Che m.Soc .[J ],2005,127(15):5572—5580[8]　B rechin E .K .,Sanudo E .C .,W ernsdorferW.,et al ..I norg .Chem.[J ],2005,44(3):502—511[9]　Castr o S .L.,Sun Z .,Grant C .M.,et al ..J.Am.Che m.Soc .[J ],1998,120(10):2365—2375804高等学校化学学报 Vol .28　[10]　Goodwin J.C .,Sess oli R.,Gatteschi D.,et al ..J.Chem.Soc .,Dalt on Trans .[J ],2000,(12):1835—1840[11]　Yang E .C .,Hendricks on D.N.,W ernsdorferW.,et al ..J.App l .Phys .[J ],2002,91(10):7382—7384[12]　Song Y .,Zhang P .,Ren X .M.,et al ..J.Am.Chem.Soc .[J ],2005,127(11):3708—3709[13]　Ochsenbein S .T .,Murrie M.,Rusanov E .,et al ..I norg .Che m.[J ],2002,41(20):5133—5140[14]　Zhao H.H.,Berlinguette C .P .,Bacsa J.,et al ..I norg .Che m.[J ],2004,43(4):1359—1369[15]　Harden N.C .,BolcarM. A.,W ernsdorferW.,et al ..I norg .Che m.[J ],2003,42(22):7067—7076[16]　Yang E .C .,Harden N.,W ernsdorferW.,et al ..Polyhedr on[J ],2003,22(14—17):1857—1863[17]　Yoo J.,B rechin E .K .,Ya maguchi A.,et al ..I norg .Che m.[J ],2000,39(16):3615—3623[18]　B r own I . D.,A lter mate D..Acta Cryst .[J ],1985,B 41(4):244—247[19]　Yoo J.,Yamaguchi A.,Nakano M.,et al ..I norg .Che m.[J ],2001,40(18):4604—4616Syn thesis,Cryst a l Structure and M agneti c Properti es of a S i n gle 2m oleculeM agnet [M n 4(CF 3COO )4(h m p)6]NA L i 2Yan1,2,N I N G Gui 2L ing 13,Z HANG Feng 2J ie 2,WANG B ing2(1.School of Che m ical Engineering,D alian U niversity of Technology,D alian 116022,China;2.College of L ife Science,D alian N ationalities U niversity,D alian 116600,China )Abstract The p reparati on,X 2ray structure characterizati on and magnetic p r operties are p resented for a ne w m ixed 2valence tetranuclear manganese co mp lex that functi ons as a single 2molecule magnet (S MM ),[Mn 4(CF 3COO )4(hmp )6],where hmp -is the ani on of 22(hydr oxy methyl )pyridine and is a N ,O bidentatechelate .The compound crystallizes in the monoclinic syste m ,s pace gr oup P 21/c (No .14)with unit cell pa 2ra meters a =113663(3)nm ,b =114705(3)n m ,c =114734(3)nm ,β=98151(3)°,V =219276nm 3andZ =2.The structure of the comp lex shows a novel coordinati on of the trifluor oacetate (TF A )ani ons,with oneani on acting as a monodentate ligand while the second one coordinating thr ough both oxygens t o the sa me Mn centre .D irect current magnetic suscep tibility measure ment in the 2—300K te mperature range supports a high 2s p in gr ound state .The p resence of a frequencey 2dependent alternating current suscep tibility signal indicates that the individual molecule is acting as the magnet .Keywords Single 2molecule magnet;Manganese comp lex;Synthesis;Crystal structure;Magnetic p r operty(Ed .:M ,G )关于召开“第四届全国微全分析系统学术会议”的通知(第一轮通知)第四届全国微全分析系统学术会议(μ2T AS 2007)将于2007年6月23～25日在大连举行。

磁学性能第一讲优秀课件

磁学性能第一讲
天然磁体(磁铁矿）：
人造磁体
磁铁的磁性两端最强，中间最弱。
磁极：磁体上磁性最强的部分。它的位置在磁铁的两端。
将一个磁铁分割为数段，每一段磁体上仍然有N极和S极
指南针对人类文明发展起了很大的作用，世界上最早的指南针是我国战国时期制造的“司南”。我国不但是世界上最早发明指南针的国家，而且是最早把指南针用在航海事业上的国家。据记载，南宋的时候，航海的人已经用“罗盘”来指示航向了。
2）原子磁矩轨道磁矩：电子循规运动（绕核子在s、p、d、f等轨道运动）产生的磁
矩。大小： I与闭合环面积S的乘积。方向:垂直于电子运动的轨迹平面，符合右手定则。自旋磁矩：电子自旋运动产生的磁矩，方向平行于自旋轴。电子磁矩：轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和。本征磁矩原子核自旋产生的磁矩很小（重，速度很低），约为电子磁矩的1/2000，
❖ 圆电流产生的磁矩
Mm 0iS
i：电流强度(A) S：圆电流回线包围的面积(m2) Mm方向：右手定则
❖ 一根长为l (m)，极强为m (wb)的棒状磁铁产生的磁矩。
Mm ml
方向：由S→N极
µ0Am2与wbm为同一量纲。
静磁能
磁矩与外加磁场的作用能称为静磁能，处于磁场中某方向的磁矩所具有的静磁能
铁磁体的形状各向异性及退磁能
铁磁体在磁场中的能量为静磁能，包括
❖ 铁磁体与外磁场的相互作用能； ❖ 铁磁体在自身退磁场中的能量，称为退
磁能。
铁磁体的形状不同，其退磁能不同，导致磁化形为不同，称为形状各向异性。
退磁场
当铁磁体表面出现磁极后，除在铁磁周围空间产生磁场外，在铁磁体内部也产生磁场，这一磁场与铁磁体的磁化方向相反，起到退磁作用，称为退磁场。

单分子磁体

簇合物 %G(+ G
纳米材料
信息材料
量子隧穿效应
设计和合成具有特定结构和物理功能的分子材
图( E2Q+ (
H D8(! F(! @ F! KP C (% @ L! F C G I 核的结构 R:;=?:=;9 *S :T9 ?*;9 *S :T9 H D8(! F(! @ F! KP C (% @ L! F C G I ?3=N:9;
法的研究可以提供重要信息 % 特别是要研究它们在低温下的行为是否符合单分子磁体的要求。单分子磁体的特点是通过磁偶合而具有较大的基态自旋值 % 大的磁各向异性和较长的弛豫时间。因而除了最基本的分子结构鉴定方法 % 如 FG 射线单晶衍射 % 红外光谱等外% 还使用一些特殊的研究手段来帮助确定结构和测定磁性。包括超导量子干涉仪 * HIJKL + % 高频电子顺磁共振 * M/GNOP + % 中子衍射% 热分析% 电化学分析% 穆斯堡尔谱等。研究分子磁性时最重要的几个参数是 * " + 式中的郎德 * QB-R0 + 因子 $、交换常数 %<% S 和零场分裂常数 "。得到这些参数有两种方法 ) 一是量子化学计算法 2 ’D 3 % 二是实验数据的拟合 2 ’E% ’# 3 。在用拟合方法推求 $ 值和 % 值时就需要磁化率 ! 和磁化强度 & 等实验数据。 HIJKL 是当前精度最高的测量方法。对 ,-!’ T1 2 !U 3 单晶的交流磁化率实
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单分子磁体
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@ 南京大学配位化学研究所 A 配位化学国家重点实验室A 南京

单分子磁体发展综述 ppt课件

3. SMMs的发展历史
3. SMMs的发展历史
Ueff (Tb) = 331 K
3. SMMs的发展历史
[Pc2Tb]-
3. SMMs的发展历史 Ueff = 55.2 K
3. SMMs的发展历史
3. SMMs的发展历史 Na[LnDOTA(H2O)]·4H2O
Ueff (Er) = 39 K Ueff (Yb) = 29 K Angew. Chem. Int. Ed. 52, 350-354
A. M. Ako, A. K. Powell, et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 4926-4929.
3. SMMs的发展历史
{Mn84}
S = 6, Ueff = 18 K
3. SMMs的发展历史
{Fe42}
S = 45 D≈0
S. Kang, C. Duan and O. Sato, et al., Nat. Commun., 2015, 6, 5955.
Ueff (Dy) ≈ 2590 K
4. SMMs未来的发展展历史
3. SMMs的发展历史
3. SMMs的发展历史
Ueff = 37.83 K Ueff = 39.35 K Ueff = 39.79 K
3. SMMs的发展历史
Ueff1 = 9.7 K Ueff2 = 170 K
3. SMMs的发展历史
Ueff1 = 19.7 K Ueff2 = 173 K
3. SMMs的发展历史
3. SMMs的发展历史 Ueff1 = 181 cm-1
3. SMMs的发展历史
J. M. Zadrozny, J. R. Long, et al., Nat. Chem. 2013, 5, 577-581

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3. SMMs的发展历史
[MnIII6O2(Etsao)6(O2CPh(Me)2)2(EtOH)6]
S = 12, D = -0.43 cm-1, Ueff = 86.4 K
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3. SMMs的发展历史
3d-4f
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3. SMMs的发展历史
Ueff 1 = 11.0 cm-1 , t1 = 7.7 x 10-4 s, Ueff 2 = 82.1 cm-1 , t2 = 6.2 x 10-7 s
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3. SMMs的发展历史
Ueff1 = 19.7 K Ueff2 = 173 K
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3. SMMs的发展历史
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3. SMMs的发展历史
Ueff (Tb) = 331 K
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3. SMMs的发展历史
[Pc2Tb]-
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40
Ueff2 = 71 K
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3. SMMs的发展历史
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3. SMMs的发展历史
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3. SMMs的发展历史
U 学习交流PPT eff1 = 150 K, Ueff2 = 198 K
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3. SMMs的发展历史
Ueff ห้องสมุดไป่ตู้ 76 K
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[1] R. Sessoli, D. Gatteschi, et al., J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 1804-1816.
[2] R. Sessoli, D. Gatteschi, et al., Nature 1993, 365, 14学1-习14交3.流PPT
5
2. SMMs的特点和性质第一例SMM Mn12
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3. SMMs的发展历史
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3. SMMs的发展历史
Mn19
U = S2|D|
S = 83/2，D = 0.004 cm-1
A. M. Ako, A. K. Powell, et al., Ang学e习w交. C流hPPeTm. Int. Ed., 2006, 45, 4926-4929.
> 10 nm
分子基磁体Fe8（左）与Tb2（右）
< 3 nm
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3
1. 什么是SMMs 分子基磁性材料
有机自由基化合物
分
子
有机自由基-金属配合物
基
磁
性
材
金属配位化合物
料
单分子磁体 single-molecule magnets
分子基磁制冷剂 molecular magnetic coolers
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3. SMMs的发展历史
{Cr2Dy2}
Ueff (Cr2Dy2) = 77 K Ueff (Co2Dy2) = 79 K
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3. SMMs的发展历史
Ueff (1∙3H2O) = 422 K Ueff (1) = 600 K
Scientific Reports, 2015, 5, 16621
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3. SMMs的发展历史
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3. SMMs的发展历史
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3. SMMs的发展历史
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Ueff = 37.83 K Ueff = 39.35 K Ueff = 39.79 K
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3. SMMs的发展历史
Ueff1 = 9.7 K Ueff2 = 170 K
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2. SMMs的特点和性质
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2. SMMs的特点和性质
1 K = 0.695039 cm-1
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2. SMMs的特点和性质
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2. SMMs的特点和性质
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2. SMMs的特点和性质
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1. 什么是SMMs 第一例SMM Mn12
单分子磁体的特征
1 由分立的分子构成 2 在低温下出现慢的磁弛豫行为
单分子磁体的必要条件
Mn12OAc分子的簇核结构和自旋排列方向 S = 10, D = -0.70 K, U = S2|D| = 70 K, Ueff ≈ 61 K
1 大的分子基态自旋 S 2 负的(单轴的)磁各向异性 D 值
3. SMMs的发展历史
Ueff = 55.2 K
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3. SMMs的发展历史
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3. SMMs的发展历史 Na[LnDOTA(H2O)]·4H2O
Ueff (Er) = 39 K Ueff (Yb) = 29 K
An学g习e交w流.PPCT hem. Int. Ed. 52, 350-354
3. SMMs的发展历史
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3. SMMs的发展历史
J. D. Rinehart, J. R. Long, et al., Nat. Chem. 2011, 3, 538-542.
TB = 14 K Ueff = 227 cm-1
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3. SMMs的发展历史
J. Am. Chem. Soc., 2012, 134 (45), pp 18546–18549
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3. SMMs的发展历史
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3. SMMs的发展历史
Ueff1 = 181 cm-1
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3. SMMs的发展历史
J. M. Zadrozny, J. R. Long, et al., Nat. Chem. 2013, 5, 577-581
[Fe(C(SiMe3)3)2]2Ueff = 325 K
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3. SMMs的发展历史
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22
3. SMMs的发展历史
Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 9375-9379
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3. SMMs的发展历史 {Cu36Ln24}
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3. SMMs的发展历史
Ueff1 = 56 K
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4. SMMs未来的发展方向
Ueff ≈ 29 K
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4. SMMs未来的发展方向
Stronger exchange
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3. SMMs的发展历史
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J. Am. Chem. Soc.,
2014, 136 12213– 12216
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3. SMMs的发展历史
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3. SMMs的发展历史
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3. SMMs的发展历史
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3. SMMs的发展历史
单分子磁体 Single-Molecule Magnets (SMMs)
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1. 什么是SMMs 2. SMMs的特点和性质 3. SMMs的发展历史 4. SMMs未来的发展方向
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2
1. 什么是SMMs 分子基磁性材料
top-down
bottom-up
CPU（左）与硬盘（右）
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Ueff = 1025 K
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3. SMMs的发展历史
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3. SMMs的发展历史
Ueff = 1815 K
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4. SMMs未来的发展方向 Chem. Commun., 2015,51, 101-103
Ueff (Dy) ≈ 2590 K
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3. SMMs的发展历史
{Mn84}
S = 6, Ueff = 18 K
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3. SMMs的发展历史
{Fe42}
S = 45 D≈0
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S. Kang, C. Duan and O. Sato, et al., Nat. Commun., 2015, 6, 5955.
单分子磁体的自旋翻转能垒（a）和磁量子隧穿弛豫（b）示意图[3]
Mn12OAc的单晶在不同温度下沿易磁化轴方向的磁滞回线[4]
高密度信息存储
量子计算
[3] D. Gatteschi, R. Sessoli, Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 268-297.
[4] R. Sessoli, D. Gatteschi, et al., Nature 1996, 383, 1学45习-1交4流7.PPT