تعیین مسیر غالب انتقال بار الکترونی درون ملکول مغناطیسی \lr{tripyridinium bis[tetrachloroferrate(III)] chloride} براساس تحلیل چگالی حالت‌های الکترونی (DOS)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

گروه مادۀ چگال، دانشکدۀ فیزیک، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

چکیده

در تراز ملکولی، تعیین جفت‌شدگی مغناطیسی و نحوۀ انتقال بار در درون ملکول‌های مغناطیسی شرط کنترل‌پذیری آن‌ها برای طراحی ابزار است. در مقالۀ حاضر، مسیرهای غالب انتقال بار را در درون ملکول مغناطیسی [py.H]3[FeCl4]2Cl با استفاده از چگالی حالت‌های الکترونی (DOS) بر می‌رسیم. در این روش، ملکول را متشکل از مسیرهای کاملاً مجزا در نظر می‌گیریم، که مستقل از اجزاء دیگر آن است و اجزاء دیگر در مؤثرترین وضعیت، پتانسیل اختلالی به آن وارد می‌کند. هر مسیر به‌صورت جداگانه شبیه‌سازی می‌شود و میزان انطباق گذارهای مشهود در چرخش فارادی در ملکول که قبلاً اندازه‌گیری شده بود [JMCP 168 35-41 (2015)] با چگالی حالت‌های الکترونی هر مسیر تطبیق داده می‌شود. با استفاده از مطالعۀ میزان انطباق انرژی‌های گذار در شبیه‌سازی ملکول با گذارهای غالب اندازه‌گیری‌شده در چرخش فارادی، برهمکنش مغناطیسی توصیف می‌شود و مسیر محتمل ابرتبادل الکترونی مشخص می‌شود. نتایج کار، پیش‌بینی‌های انجام‌شده در کارهای قبلی را تصدیق می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Intra-molecular magnetic coupling pathways in the magnetic molecule tripyridinium bis[tetrachloroferrate(III)] chloride via analysis of density of states (DOS)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Bagher Fathi
  • Niloofar Kamalkhani
Condensed Matter Dep., Faculty of Physics, Kharazmi University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The electronic charge transfer between the magnetic sites is essential for controllability of the magnetic molecules. Through an analytical study of the density of states (DOS) of the different parts of magnetic molecule [py.H]3[FeCl4]2Cl, the electronic transitions corresponding to the induced magnetization curve under the irradiation of light (Faraday rotation), we illustrate the plausible intra-molecular superexchange pathways inside the molecule. A qualitative justification of large superexchange seen previously in the molecule is addressed by employing a method for deciding the plausible pathway for magnetic coupling between magnetic centers. Results of the present work justify the previous theoretical predictions made in previous works making use of different graphical methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Magnetic Coupling
  • Magnetic Molecule
  • Superexchange pathway
  • Molecular Orbital

 

[1] P. Gutlich, G. Yann, T. Woike, Photoswitchable co-ordination compounds, Coordination Chemistry Reviews 219 (2001) 839-879.

[2] A.J. Epstein, Organic-Based Magnets: Opportunities in Photoinduced Magnetism, Spintronics, Fractal Magnetism,and Beyond, MRS Bulletin (2003).

[3] J.S. Miller, Organic- and molecule-based magnets, Materials Today 17 5 (2014) 224–235.

[4] T. Lis, Preparation, structure and magnetic properties of a dodecanuclear mixed-valence manganese carboxylate, Acta Crystallographica B 36 (1980) 2042-2046.

[5] D.A. Pejakovic, J.L. Manson, J.S. Miller, A.J. Epstein, Photoinduced Magnetism, Dynamics, and Cluster Glass Behaviour of a Molecule-Based Magnet, Physical Review Letters 85 9 (2000) 1994-1997.

[6] F. Baniasadi, M.M. Tehranchi, M.B. Fathi, N. Safari, V. Amani, Intra-molecular magnetic exchange interaction in tripyridinium bis[tetrachloroferrate(III)] chloride molecular magnet, A Broken Symmetry-DFT study, PCCP 17 29 (2015) 50.

[7] F. Baniasadi, M.M. Tehranchi, M.B. Fathi, S.M. Hamidi, N. Safari, V. Amani, Room temperature photoinduced magnetism in [py.H]3[FeCl]2Cl, JMCP 168 (2015) 35-41.

[8] J.M. Lopez-Castillo, J.P. Jay-Gerin, Superexchange Coupling and Electron Transfer in Large Molecules: Through-Space and Through-Bond Interactions, Journal of Physical Chemistry 100 (1996) 14289-14297.

[9] C.A. Naleway, L.A. Curtiss, J.R. Miller, Superexchange-Pathway Model for Long-Distance Electronic Couplings, Journal of Physical Chemistry 95 (1991) 8434-8431.

[10] R. Shaviv, C.B. Lowe, J.A. Zora, C.B. Aakeroy, P.B. Hitchcock, K.R. Seddon, R.L. Carlin, Magnetochemistry of the tetrahaloferrate(II1) ions 6. Crystal structure and magnetic ordering in [(pyH)3Cl][FeCl4]2, Inorganica Chimica ACM 198-200 (1992) 613-621.

[11] N. Panahi, F. Baniasadib, M.B. Fathi, Quantum Mechanical Evaluation of Faraday rotation in, 7th International Conference on Physical Chemistry, Khajeh Nassir Toosi University, Tehran, Iran (2013).

[12] M.J.S. Dewar, A Molecular Orbital Theory of Organic Chemistry. I. General Principles, Reilly Lecturer, March-April, (1951).

[13] م.ب. فتحی، بلورشناسی، نشر کتاب دانشگاهی، تهران، (1394).

[14] B. Sieklucka, D. Pinkowicz Eds., Molecular magnetic materials, concepts and applications, Wiley-VCH Verlag (2017).

[16] M.B. Fathi, N. Kamalkhani, The dominant pathway of magnetic superexchange inside the magnetic molecule [py.H]3[FeCl4]2Cl: A study of DOS and MOs (submitted).