具有大自旋能隙的自旋-1/2二聚体化合物Cu$_2$(IPA)$_2$(DMF)(H$_2$O)的结构与磁性

我们通过X射线衍射、磁化强度和热容测量，展示了金属有机化合物Cu$_2$(IPA)$_2$(DMF)(H$_2$O)的合成及其结构与磁性的详细研究。通过明智地选择有机配体并采用选择性水热反应路线，合成了标题化合物的单晶。该化合物结晶为正交结构，空间群为$Cmca$。结构分析表明，两个Cu$^{2+}$离子通过有机组分（-O-C-O-）以方形桨轮构型结合在一起，形成自旋二聚体，这些二聚体相互垂直排列，并通过有机配体（间苯二甲酸）进一步耦合，形成二维层。温度依赖的磁化率$\chi(T)$可用自旋-1/2二聚体模型很好地描述。自旋磁化率$\chi_{\rm spin} (T)$在宽峰以下的低温区域呈指数下降，证实了单重态基态，其自旋能隙为$\Delta/k_{\rm B} \simeq 409$~K。作为温度函数测量的热容$C_{\rm p}$也证实了在低至2~K时不存在磁长程序。