спиновые и магнитные свойства трехядерных строительных

СПИНОВЫЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ТРЕХЯДЕРНЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ БЛОКОВ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАГНЕТИКОВ
Климов А.В.
Оренбургский государственный университет, г. Оренбург
В последнее время были синтезированы трехъядерные треугольные
комплексы [1-5], содержащие различные ионы d-металлов в вершинах
треугольника с варьируемыми расстояниями между ионами.
Синтез таких молекулярных магнетиков открывает новые возможности в
создании геометрически фрустрированных магнитных систем. Треугольная
структура таких строительных блоков позволит получать на их основе
необычные кристаллические решетки подобные различным видам
гексагональных структур или решеток кагоме [5-6]
Число таких комплексов очень невелико, а в состав их введена лишь
малая часть известных парамагнитных ионов, способных образовать
магнитоупорядоченные структуры. Неизвестны их индивидуальные и
коллективные магнитные свойства. Помимо «правильных» треугольных
комплексов существует достаточное количество трехъядерных гомо- и
гетероионных комплексов, где отсутствует прямая химическая связь между
одной из пар ионов, например, комплекс, описанный в работе [5].
В данной работе рассчитаны спиновые состояния трехъядерных комплексов
типа Ni3L3 (S = 1) и Cu3L3 (S = 1/2) с изотропным отрицательным обменным
взаимодействием. Среди возможных спиновых состояний комплекса типа Ni3L3
с полным электронным спином S = 0, 1, 2, 3 низшей энергией обладает
«диамагнитное» состояние S = 0 с полной компенсацией трех спинов S i = 1 в
симметричной пространственной и магнитной структуре.
Обнаружено, что основное состояние комплекса типа Cu3L3
четырехкратно вырождено и никакими преобразованиями невозможно
получить спиновую функцию, удовлетворяющую условиям инвариантности
относительно любых операторов группы перестановок. Показано, что основное
состояние, удовлетворяющее условиям симметрии, можно получить лишь с
помощью спиновых матриц плотности. Построена схематическая картина
взаимной ориентации трех спиновых векторов комплекса Cu3L3 в основном
состоянии.
Исследованы магнитные свойства комплексов типа Ni3L3 и Cu3L3,
температурные и магнитнополевые зависимости суммарного магнитного
момента комплексов. Показано, что магнитное поле способно индуцировать
переходы из низкоспиновых состояний в высокоспиновые, причем в состояния
с максимальными значениями Mz. Такое поведение магнитного момента
соответствует явлению спинового кроссовера, индуцируемого магнитным
полем в многоядерном комплексе. Обнаружен немонотонный характер в
температурном поведении средней намагниченности комплексов типа Ni 3L3 и
Cu3L3.
Рассмотрено основное магнитное состояние треугольных гетероионных
комплексов молекулярных типа M (M ) 2 L3 (где M  и M  – ионы металлов
Cu2+ или Ni2+; L - лиганд). Эти ионы связаны между собой обменным
взаимодействием с отрицательными константами J and J’. Некоторые спиновые
состояния похожи на ферримагнитные структуры, которые могут реализоваться
при различных отношениях обменных констант J’/J.
Показано, что
существуют основные состояния с некомпланарной спиновой структурой. Вид
спиновых функций гетероионных комплексов не зависит от отношения
обменных констант гамильтониана. Отношение обменных констант влияет
лишь на реализацию одного из возможных спиновых состояний.
Список литературы
1. Ennio Zangrando, Masimo Casanova, and Enzo Alessio // Chem. Rev. 2008. V.
108. P. 4979.
2. Guo, D.; Duan, C. Y.; Fang, C. J.; Meng, Q. J. J. // Chem. Soc. Dalton Trans.
2002. P. 834.
3. Козьминых В.О., Муковоз П.П., Кириллова Е.А., Свиридов А.П., Кобзев
Г.И., Моргунов Р.Б., Бердинский В.Л. // Тезисы докладов IV международной
конференции «Высокоспиновые молекулы и молекулярные магнетики». 2008.
Екатеринбург. Октябрь 14 – 19. C. 37.
4. Е.В. Третьяков, В.И. Овчаренко // Успехи химии. 2009. Т. 78. С 1051.
5. Е.Ю. Фурсова, О.В. Кузнецова, В.И. Овчаренко, Г.В. Романенко, А.С.
Богомяков, М.А. Кискин, И.Л. Еременко // Известия Академии Наук. Серия
Химическая. 2007. Т. 9. С. 1742.
6. F.A. Kasan-Ogly, B.N. Filippov, V.V. Men’shenin et. al. // Solid State
Phenomena. 2011. Vols. 168-169. pp 435-438.