【摘 要】
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作为一种新型的软材料,近年来分子基磁性材料在材料科学的研究中已成为物理学家、化学家以及生物学家非常重视的新兴科学领域。分子基磁体是指在一定临界温度下具有自发磁化的分子性化合物。分子基磁体的磁性除了具有宏观铁磁性和亚铁磁性外,主要是微观上的分子磁交换作用,具有密度小,重量轻,结构多样性及易于加工成型等特点而且兼具光、电、热、磁等物理性质。因此很可能被应用于微波吸收隐身、制作航天器、电磁屏蔽和信息存储
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作为一种新型的软材料,近年来分子基磁性材料在材料科学的研究中已成为物理学家、化学家以及生物学家非常重视的新兴科学领域。分子基磁体是指在一定临界温度下具有自发磁化的分子性化合物。分子基磁体的磁性除了具有宏观铁磁性和亚铁磁性外,主要是微观上的分子磁交换作用,具有密度小,重量轻,结构多样性及易于加工成型等特点而且兼具光、电、热、磁等物理性质。因此很可能被应用于微波吸收隐身、制作航天器、电磁屏蔽和信息存储的材料,具有非常强的潜在应用前景。本文主要是基于自旋Hamiltonian理论,在分子磁性Heisenberg模型(即各向同性交换模型)的基础上,主要做了以下工作:基于自旋Hamiltonian理论,以分子晶体中的磁性离子、分子结构、配位场等影响分子磁性诸因素为研究对象,构建除考虑各向同性交换项、Zeeman效应项外,还将分别考虑各单离子自旋各向异性的磁交换模型(模型Ⅰ)和分子总自旋各向异性的磁交换模型(模型Ⅱ)。其Hamiltonian可分别表示为:模型Ⅰ:模型Ⅱ:其中N为所研究的分子晶体磁性离子的数目(本研究主要致力于N=2的分子簇)、Si、Sj分别为第i、j个磁性离子的自旋角动量算符、S=(?)Si则为分子总自旋角动量算符、而下标x、y、z则分别对应于各自的单离子自旋或总自旋分量;Di、Ei、gi分别表示单离子自旋各向异性在主轴和棱轴上的零场分裂因子(即通常所说的D值和E值)和朗德因子;Dt、Et、giso分别表示分子簇总自旋各向异性的D值、E值和朗德因子。本文主要致力于分子自旋为1的磁性金属Ni离子,其离子数N=2的分子簇的研究,分别采用了非耦合自旋波函数和耦合自旋波函数的表示方法,尝试对上述两种模型进行解析解的探讨,以获得在考虑单离子自旋各向异性或在考虑分子总自旋各向异性时的分子磁体磁化率和磁化强度等磁性物理量的解析表达式及其反映分子磁性的相关物理参数。在具体求解过程中,运用了Mathematica等数学工具软件编制程序来实现对上述两种模型的理论推导,通过比如只考虑各向同性项等简化方式(此时与相应的Heisenberg模型一致)获得了与Van Vleck公式相同的结果以检验我们求解的正确性。然后分别分析了几种不同配体三(2-甲基吡啶)胺、叠氮、硫氰酸根、dpmap-、草酰胺配体的配位聚合物的结构,通过上述解析解拟合出不同配体的配位聚合物的各磁参数结果,最后再进行比较并讨论。
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