弱耦合反铁磁二聚铜化合物中有效二聚间交换作用的温度依赖性

我们报道了反铁磁性(AFM)铜二聚有机化合物 Cu$_2$[TzTs]$_4$ [N-噻唑-2-基-甲苯磺酰胺铜$^\mathrm{II}$] 中有效二聚间相互作用 $J^\prime_{\mathrm{eff}}$ 随温度 ($T$) 的变化。该 $T$ 依赖性来源于对与交换变窄过程相关的拟议量子相变在电子顺磁共振(EPR)谱中效应的测量。Cu$_2$[TzTs]$_4$ 包含 Cu$^\mathrm{II}$ 自旋 $\mathbf{S_\mathrm{A}}$ 和 $\mathbf{S_\mathrm{B}}$ ($S$ = 1/2) 的交换耦合对，其内二聚 AFM 交换耦合 $J_0$ = (-115$\pm$1) cm$^{-1}$ ($\mathcal{H}_\mathrm{ex} = -J_\mathrm{0} \mathbf{S_\mathrm{A}}\cdot \mathbf{S_\mathrm{B}}$)。测量了单晶 EPR 线宽随磁场取向在跃迁相交的“魔角”附近的变化，以及粉末谱中所谓“U-峰”的积分信号强度随 $T$ 的变化。利用绝热区中交换变窄的论点，考虑单晶谱的角向变化和几何描述对这些数据建模，我们发现与交换频率 $\omega_{ex}$ 相关的 $|J^\prime_{\mathrm{eff}}|$ 在 $T<<|J_\mathrm{0}/k_\mathrm{B}|$ 时（此时单元未耦合）可忽略不计，而在 298 K 时 $|J^\prime_{\mathrm{eff}}|$ = (0.080 $\pm$ 0.005) cm$^{-1}$ ($|J^\prime_{\mathrm{eff}}/J_0|$ = 7.0$\times$10$^{-4}$)。在此 $T$ 区间内，观察到并讨论了 $J^\prime_{\mathrm{eff}}$ 的两个具有线性温度变化但斜率不同的范围，在 $\sim$80 K 处有一个扭折。该 $T$ 依赖性源于三重态布居的增长，并讨论了其在各种 DU 阵列性质中的相关性。我们的实验步骤和结果与先前工作进行了比较。