配位化合物的磁性機(jī)理研究.pdf

1、密度泛函理論是研究材料基態(tài)物理性質(zhì)的理論基礎(chǔ),而基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算則是研究材料基態(tài)性質(zhì)的強(qiáng)大工具。通過計(jì)算,不僅可以解釋材料的物理性質(zhì),而且可以模擬不同條件下材料的行為。這為預(yù)測(cè)材料的新性能或者指導(dǎo)新材料的合成提供理論依據(jù)。
　　有機(jī)化合物要獲得宏觀的磁性,除了順磁中心以外,還要求分子具有一定的空間構(gòu)型,以便順磁中心的自旋磁矩之間可以相互耦合,因此控制晶體中分子的空間排列情況是設(shè)計(jì)和合成磁性有機(jī)化合物的重要因素。根據(jù)

2、這一思路,人們?cè)O(shè)計(jì)和合成了許多金屬有機(jī)配位化合物。然而,這些研究重點(diǎn)都是放在晶體的結(jié)構(gòu)參數(shù)和磁性的關(guān)系上面,沒有涉及到材料的磁性起源及磁性機(jī)理,而了解自旋磁矩的分布對(duì)于揭示磁性材料中金屬離子通過配位體的耦合機(jī)制是不可缺少的。
　　本論文的目的就是利用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算來研究幾種配位化合物的電子結(jié)構(gòu)和自旋磁矩分布,以此來揭示化合物中金屬離子通過配位體的磁性耦合機(jī)制,這對(duì)于理解磁性起源與磁性機(jī)理有著重要作用。在計(jì)算中,我

3、們選用基于全勢(shì)線性綴加平面波方法的WIEN2k程序,該程序是晶體電子結(jié)構(gòu)計(jì)算中最精確的方法之一。
　　首先,利用第一性原理方法研究化合物MnCu(pba)(H2O)3·2H2O的電子結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)。通過計(jì)算,發(fā)現(xiàn)該化合物存在銅和錳兩個(gè)磁性中心。銅一橋相互作用顯示共價(jià)鍵特征,而錳一橋之間主要是閉殼層相互作用,并且存在強(qiáng)的鏈內(nèi)耦合與弱的鏈間耦合。磁性耦合來源于銅和錳原子向橋聯(lián)原子的自旋退局域化效應(yīng),且具有磁性特征但不具有金屬性特征。

4、r>　　其次,利用第一性原理方法研究化合物Co(endi)2(N3)2的電子結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)。通過計(jì)算,發(fā)現(xiàn)該化合物存在鐵磁相互作用,存在強(qiáng)的層內(nèi)耦合與弱的層間耦合。磁性耦合來源于Co2+向疊氮配體的自旋退局域化效應(yīng),且具有半金屬磁性的特征。
　　最后,還對(duì)2,2’-bipyridine配體化合物進(jìn)行了研究。從[Cu(μ-cbdca)(bpy)]2計(jì)算得到的磁矩分布顯示,最大的磁矩分布在Cu原子上,并且聯(lián)吡啶配體呈現(xiàn)少量的磁矩,這說明