三角型 Mn(III)3 团簇中的魔角效应：单分子磁体的解构
材料科学
2018-10-31 v1
摘要
我们报道了对一个具有不寻常结构的三角型 Mn3 团簇单晶的角度依赖高频 EPR 研究，其中组成 Mn(III) 离子的局域磁易轴显著偏离分子 C3 轴而朝向 54.7 度的魔角倾斜，导致与铁磁耦合总自旋 ST = 6 基态相关的二阶轴向磁各向异性几乎完全抵消。这与过去被深入研究的许多相关 Mn3 单分子磁体（SMM）的情况形成对比，那些体系中局域 MnIII 各向异性张量大致平行，导致显著的磁化弛豫势垒（Ueff = 30 至 35 cm^{-1}）以及在约 2.5 K 以下的磁化阻塞。本体系中二阶各向异性的抑制导致这样一种情形：ST = 6 基态的零场分裂（ZFS）由四阶及更高阶相互作用主导。这提供了一个独特的机会来深入研究分子几何如何影响这些在高对称性 SMM 中负责磁化量子隧穿的相互作用。角度依赖 EPR 测量提供了分子磁各向异性的完整映射。同时，采用不可约张量算符（ITO）方法以获得将分子各向异性与微观物理直接关联的解析表达式，即与各个 MnIII 离子相关的 ZFS 张量、它们的取向以及三个自旋之间的交换耦合。我们发现魔角倾斜导致 ST = 6 基态能级图的强烈压缩以及自旋投影态之间的强混合。尽管这些特征与 SMM 行为相悖，它们为多核分子纳米磁体的物理提供了重要见解。
引用
@article{arxiv.1808.08922,
title = {Magic angle effects in a trigonal Mn(III)3 cluster: deconstruction of a single-molecule magnet},
author = {Jonathan Marbey and Pei-Rung Gan and En-Che Yang and Stephen Hill},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.08922},
year = {2018}
}