金属配合物分子磁性的理论研究

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近几十年来,分子磁学发展迅猛,已成为一个新兴的前沿研究领域,在该论文中,我们选取了三种分子磁性材料,对其磁学性质分别进行了研究.主要内容有:(1).研究了对氨基苯甲酸阴离子桥联的双核铜配合物Cu<,2>(2,2-bpy)<,2>(4,4-bpy)<,2>L<,2>的磁学性质,分别采用全电子基组SV/TZVP、和价电子基组LanL2DZ,运用混合密度泛函B3LYP并结合Noodleman提出的对称性破损理论计算其磁偶合作用常数J值,结果分别为J=-34.51cm<-1>、J=-61.81cm<-1>,与实验值J=40.63cm<-1>比较接近,然后,我们分别对端基配体和桥联配体采用简化模型,并运用上述方法和理论计算各简化模型的J值,所计算的J值与全分子的J值相差不大.考虑到计算量及研究目的,在上面的模型中选取了较简单的分子模型5,来研究其磁构效关系,分子的反铁磁性随桥联角O-C-O夹角θ的增大而增强,在θ大于118.623度时,分子的反铁磁性随三重态铜上自旋密度的减小而增强,但当θ小于118.623度,分子反铁磁性随三重态铜上自旋密度的减小反而减小,在文中,我们解释了这种现象.另外,我们还揭示了J与三重态两个成单电子所在的分子轨道能量差的平方(ε<,1>-ε<,2>)<2>之间的变化关系.(2).研究了目前比较热门的氰根桥联金属配合物的磁学性质,采用上述方法和理论分别计算了氰根桥联配合物(V<Ⅳ>O)[Cr<Ⅲ>(CN)<,6>]<,2/3>.10/3H<,2>O、氰根桥联配合物[Mo<,2>(CN)<,11>]<5>的磁偶合作用常数J,所计算的J值分别为J=-42.36cm<1>、J=-111.46cm<1>,与实验值J=-48cm<-1>、J=-113cm<1>比较接近.然后,分别对这两种配合物自旋密度分布加以分析,两种配合物中金属离子上的成单电子几乎是定域的,其自旋极化占主导作用.
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