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“分子合金类”与“杂化型”氰根桥联分子磁体的磁性研究

林卿  
【摘要】: 分子基磁体是指用分子化学方法合成的,在结构上以超分子化学为主要特点,在微观上以分子磁交换为主要性质的、具有宏观磁学特征并可能应用的一类物质。分子基磁体的设计与合成已经成为当今物理学界和化学界的热门前沿课题之一。由于居里温度超室温的分子磁体的发现,以及分子磁体呈现光磁效应、热相过渡、磁极翻转等具有潜在应用价值的特性,因此分子磁体受到广泛的关注。其中氰根桥联配合物由于其独特的结构和优异的磁学性质而在该领域占有尤为重要的地位。在本论文中,选取四种氰根桥联配合物分子磁性材料,结合元素分析、红外光谱、穆斯堡尔谱和磁性测量等对其磁学性质分别进行研究,初步探讨氰根桥联多金属配合物分子磁体的磁性质、微观结构和磁耦合相互作用机理等,为设计与合成分子磁体提出一些自己的建议。 本论文得到如下几个方面成果: 1、应用溶液共沉淀法合成了多金属普鲁士蓝类化合物Ni0.25Mn1.25[Fe(CN)6]·6.1H2O,变温磁化率表明该化合物是一亚铁磁体,其磁相变温度是8.5 K;通过对磁化率测定来研究它的磁交换作用得到顺磁居里温度θ=-9.32 K;化合物的矫顽场Hc为0.32 KOe和剩余磁化强度Mr为0.36μB。根据场冷却(FC)磁化强度和零场冷却(ZFC)磁化强度曲线以及交流磁化曲线上磁化率的研究,该化合物存在自旋玻璃态行为,冻结温度Tg=7.76 K,低于磁相变温度Tc=8.5 K,因此化合物的自旋玻璃类型是重进入自旋玻璃。 2、应用溶液共沉淀法合成了多金属普鲁士蓝类化合物Coo.25Mn1.25[Fe(CN)6].5.9H20,变温磁化率表明该化合物是一亚铁磁体,其磁相变温度是9.5 K;通过对磁化率测定来研究它的磁交换作用得到顺磁居里温度θ=-15 K;化合物矫顽场Hc为230 Oe和剩余磁化强度Mr为0.072μB。根据场冷却(FC)磁化强度和零场冷却(ZFC)磁化强度曲线以及交流磁化曲线上磁化率的研究,该化合物存在自旋玻璃态行为。样品的室温穆斯堡尔谱中出现一个双峰,它的同质异能移(IS)为-0.15(4)mm/s,四极分裂(QS)为0.41(9)mm/s,这一参数说明配合物Co0.25Mn1.25[Fe(CN)6]·5.9H2O中有低自旋的三价铁离子存在,双峰的产生是由于低自旋FeⅢ离子(S=1/2)的价电子对电场梯度(EFG)贡献不为零引起的。 3、合成杂化型普鲁士蓝类化合物[Co(en)3][Fe(CN)6]·H2O,红外谱测得的伸缩振动波长为vCN=2117.27 cm-1,这说明了桥联氰根的存在;通过对磁化率测定来研究它的磁交换作用,根据直流变温磁化率研究,发现其具有弱反铁磁性,顺磁居里温度θ=-8.23117 K说明化合物[Co(en)3][Fe(CN)6]·H20中金属原子间存在弱反铁磁相互作用,求得化合物的有效磁距μeff实验值与理论值。 4、合成杂化型普鲁士蓝类化合物{Mn(OH2)2[Mn((bipy)(OH2)]2[Fe(CN)6]2)∞,红外谱测得的伸缩振动波长为vCN=2131.85 cm-1,这说明了桥联氰根的存在;通过对磁化率测定来研究它的磁交换作用,根据直流变温磁化率研究,发现其具有强反铁磁性,顺磁居里温度θ=-10.966K说明化合物{Mn(OH2)2[Mn((bipy)(OH2)]2[Fe(CN)6]2)∞中金属原子间存在强反铁磁相互作用,求得化合物的有效磁距μeff实验值与理论值。 最后,我们对本文的工作进行了简要的总结,并对氰根桥联多金属配合物分子磁体这一研究领域的发展前景作了简要的展望。


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