配合物的磁性-宋友

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1、配合物的磁性（磁性基础知识）宋友南京大学配位化学国家重点实验室磁性材料（无机和分子基）1975年-2011年2月以“磁性(magnetic)”和“材料(materials)”为关键词的SCI论文数。软磁、永磁、磁记录材料在市场上的占有率。J.M.D.Coey,J.AlloysandCompounds,2001,326,2.按产量：永磁>软磁>磁记录按产值：永磁<软磁<磁记录记录密度Mbit/in2IBM公司硬盘驱动器存储密度发展趋势产品年代200420072010记录密度G/in2100200500Stipe,B.C.etalNaturePhotonics2010,5,1产品年代存储密度接

2、近现有技术的极限最新报道的研究数据：1000G/in2与磁性相关的金属离子用于三维有序分子磁体的合成：以第一过渡系金属离子为主，V～Cu。稀土离子是近几年研究的又一热点，但性质不好。低维磁体：磁各向异性强的离子，如Co(II)，Mn(III)，低自旋的Fe(III)等。稀土离子具有非常强的旋轨偶合和磁各向异性，但f电子耦合作用很弱，目前见到真正的低维磁体还很少。Dy3+、Tb3+、U4+等单核化合物可以显示磁体的性质。分子磁体合成中常用的配体桥联配体：O(OH,H2O)，CN-，N3-，咪唑，三氮唑，四氮唑等等特殊结构要求的限制配体：任何含多个给体原子的螯合配体。通常用于低维磁体的合成。三维

3、磁体则需要小的配体，和上述桥配体类似。相转变温度在100K以上的分子基磁体化合物TcNi2A(O)x(H2O)y(OH)z:A=DDQ(2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone,A=TCNQ,A=TCNENature2007,445,291405,480,440[{Ru2(O2CPh-m-F)4}2(BTDA-TCNQ)]Angew2008,47,7740107KVII[CrIII(CN)6]376V(tcne)2·0.5CH2Cl2Science1991,252,1415350-400Cs0.82VII0.66[VIVO]0.34[CrIII(CN

4、)6]0.92[SO4]0.203·3.6H2O315VII0.42VIII0.58[CrIII(CN)6]0.86·2.8H2OVII0.45VIII0.53[VIVO]0.02[CrIII(CN)6]0.69[SO4]0.23·3H2O·0.02K2SO4315310[CrII0.36CrIII1.76(CN)6]·2.8H2O270CrII3[Cr(CN)6]2·10H2O,Cs0.75[Cr2.125(CN)6]·5H2O240,190(Et4N)0.5Mn1.25[V(CN)6]·2H2O,Cs2MnII[VII(CN)6]230,125Phthalocyanine-Mn(2D)J

5、ACS2011,133,15113150(VIVO)3[CrIII(CN)6]2·10H2O115[Mn2(tea)Mo(CN)7]IC2003,42,1625;JACS2007,129,13872106量子力学认为原子中任一电子的状态可以用n,l,ml和s四个量子数来描述:主量子数n，n=1,2,…，决定原子中电子的能量角量子数l，l=0,1,2,…,n-1，决定电子绕核运动的角动量的大小磁量子数ml，ml=0,±1,±2,…,±l，决定电子绕核运动的角动量在外磁场中的取向自旋量子数ms，ms=±1/2，决定电子自旋角动量在外磁场中的取向1.量子力学基础通常情况下描述一个原子的磁矩：对于只

6、有一个电子的原子：B=he/4mc=9.27410-24JT-1(玻尔磁子)对多个电子的原子：当有轨道贡献时,自旋轨道发生偶合,则:2.Curie-Weiss定律无序的自旋电子在没有外磁场作用下，净自旋为零；在外磁场作用下沿磁场方向排列产生净自旋，宏观上称为M(磁化强度,emuGmol-1,cm3Gmol-1)M是磁化率(emumol-1,cm3mol-1)，H是磁场强度(G,Oe,T)C居里常数。NB2/3k=0.125emuKmol-1，所以：C=0.125g2S(S+1)=MT(室温)=常数M=1M+2M+3M+···=iM=(Ng2mB2/3kT)Si(S

7、i+1)低温下引入另一个常数(Weissconstant)，则M=C/(T-)即Curie-Weiss定律3.磁性测定种类变温磁化率：M-T变场磁化强度：M-H交流磁化率：'-T，-T4.常见的磁性类型图1常见磁体或磁耦合的种类4.1.铁磁体↑↑↑↑↑↑↑图2Si-Fe晶体中畴壁位移和磁畴转动示意图H//[001]H//[110]顺磁相铁磁相无外场铁磁相磁场下高场或低温时铁磁相图3铁磁体的零场降