单分子磁体发展综述课件

单分子磁体

Single-MoleculeMagnets(SMMs)冷际东广州大学化学化工学院2022/11/261单分子磁体

Single-MoleculeMagnets什么是SMMsSMMs的特点和性质SMMs的发展历史SMMs未来的发展方向2022/11/262什么是SMMs2022/11/262什么是SMMs分子基磁性材料top-downbottom-upCPU（左）与硬盘（右）分子基磁体Fe8（左）与Tb2（右）>10nm<3nm2022/11/263什么是SMMs分子基磁性材料top-downbottom-u分子基磁性材料有机自由基化合物有机自由基-金属配合物金属配位化合物单分子磁体single-moleculemagnets分子基磁制冷剂molecularmagneticcoolers什么是SMMs分子基磁性材料2022/11/264分子基磁性材料有机自由基化合物有机自由基-金属配合物金属配位什么是SMMs

由分立的分子构成1[1]R.Sessoli,D.Gatteschi,etal.,J.Am.Chem.Soc.1993,115,1804-1816.[2]R.Sessoli,D.Gatteschi,etal.,Nature1993,365,141-143.在低温下出现慢的磁弛豫行为2单分子磁体的特征大的分子基态自旋S1负的(单轴的)磁各向异性D

值2单分子磁体的必要条件Mn12OAc分子的簇核结构和自旋排列方向S=10,D=-0.70K,U=S2|D|=70K,Ueff≈61K第一例SMMMn122022/11/265什么是SMMs由分立的分子构成1[1]R.Sesso单分子磁体的自旋翻转能垒（a）和磁量子隧穿弛豫（b）示意图[3]Mn12OAc的单晶在不同温度下沿易磁化轴方向的磁滞回线[4][3]D.Gatteschi,R.Sessoli,Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,268-297.[4]R.Sessoli,D.Gatteschi,etal.,Nature1996,383,145-147.

高密度信息存储量子计算2.SMMs的特点和性质第一例SMMMn122022/11/266单分子磁体的自旋翻转能垒（a）和磁量子隧穿弛豫（b）示意图[2.SMMs的特点和性质2022/11/2672.SMMs的特点和性质2022/11/2672.SMMs的特点和性质1K=0.695039cm-12022/11/2682.SMMs的特点和性质1K=0.695039cm2.SMMs的特点和性质2022/11/2692.SMMs的特点和性质2022/11/2692.SMMs的特点和性质2022/11/26102.SMMs的特点和性质2022/11/26102.SMMs的特点和性质2022/11/26112.SMMs的特点和性质2022/11/26112.SMMs的特点和性质2022/11/26122.SMMs的特点和性质2022/11/26123.SMMs的发展历史2022/11/26133.SMMs的发展历史2022/11/26133.SMMs的发展历史U=S2|D|S=83/2，D=0.004cm-1

Mn19A.M.Ako,A.K.Powell,etal.,Angew.Chem.Int.Ed.,2006,45,4926-4929.2022/11/26143.SMMs的发展历史U=S2|D|S=83/2，3.SMMs的发展历史S=6,Ueff=18K{Mn84}2022/11/26153.SMMs的发展历史S=6,Ueff=18K3.SMMs的发展历史S=45D≈0{Fe42}S.Kang,C.DuanandO.Sato,etal.,Nat.Commun.,2015,6,5955.2022/11/26163.SMMs的发展历史S=45{Fe42}S.Kan3.SMMs的发展历史[MnIII6O2(Et-sao)6(O2CPh(Me)2)2(EtOH)6]S=12,D=-0.43cm-1,Ueff=86.4K2022/11/26173.SMMs的发展历史[MnIII6O2(Et-sao)63.SMMs的发展历史3d-4f2022/11/26183.SMMs的发展历史3d-4f2022/11/26183.SMMs的发展历史Ueff1=11.0cm-1,t1=

7.7x10-4s,

Ueff2=

82.1cm-1,t2=6.2x10-7s2022/11/26193.SMMs的发展历史Ueff1=11.0cm-13.SMMs的发展历史{Cr2Dy2}Ueff(Cr2Dy2)=77KUeff(Co2Dy2)=79K2022/11/26203.SMMs的发展历史{Cr2Dy2}Ueff(Cr2D3.SMMs的发展历史ScientificReports,2015,5,16621Ueff(1∙3H2O)=422KUeff(1)=600K2022/11/26213.SMMs的发展历史ScientificReports3.SMMs的发展历史2022/11/26223.SMMs的发展历史2022/11/26223.SMMs的发展历史Angew.Chem.Int.Ed.,2016,55,9375-93792022/11/26233.SMMs的发展历史Angew.Chem.Int.3.SMMs的发展历史{Cu36Ln24}2022/11/26243.SMMs的发展历史{Cu36Ln24}2022/11/3.SMMs的发展历史Ueff1=56KUeff2=71K2022/11/26253.SMMs的发展历史Ueff1=56K2022/13.SMMs的发展历史2022/11/26263.SMMs的发展历史2022/11/26263.SMMs的发展历史2022/11/26273.SMMs的发展历史2022/11/26273.SMMs的发展历史Ueff1=150K,Ueff2=198K2022/11/26283.SMMs的发展历史Ueff1=150K,Uef3.SMMs的发展历史Ueff=76K2022/11/26293.SMMs的发展历史Ueff=76K2022/113.SMMs的发展历史2022/11/26303.SMMs的发展历史2022/11/26303.SMMs的发展历史TB=14KUeff=227cm-1J.D.Rinehart,J.R.Long,etal.,

Nat.Chem.2011,3,538-542.2022/11/26313.SMMs的发展历史TB=14KUeff=223.SMMs的发展历史J.Am.Chem.Soc.,2012,134(45),pp18546–185492022/11/26323.SMMs的发展历史J.Am.Chem.Soc.,3.SMMs的发展历史2022/11/26333.SMMs的发展历史2022/11/26333.SMMs的发展历史2022/11/26343.SMMs的发展历史2022/11/26343.SMMs的发展历史Ueff=37.83KUeff=39.35KUeff=39.79K2022/11/26353.SMMs的发展历史Ueff=37.83KUeff3.SMMs的发展历史Ueff1=9.7KUeff2

=170K2022/11/26363.SMMs的发展历史Ueff1=9.7K2022/3.SMMs的发展历史Ueff1=19.7KUeff2

=173K2022/11/26373.SMMs的发展历史Ueff1=19.7K20223.SMMs的发展历史2022/11/26383.SMMs的发展历史2022/11/26383.SMMs的发展历史Ueff(Tb)=331K2022/11/26393.SMMs的发展历史Ueff(Tb)=331K23.SMMs的发展历史[Pc2Tb]-2022/11/26403.SMMs的发展历史[Pc2Tb]-2022/11/263.SMMs的发展历史Ueff

=55.2K2022/11/26413.SMMs的发展历史Ueff=55.2K2022/3.SMMs的发展历史2022/11/26423.SMMs的发展历史2022/11/26423.SMMs的发展历史Ueff(Er)=39KUeff

(Yb)=29KAngew.Chem.Int.Ed.52,350-354Na[LnDOTA(H2O)]·4H2O2022/11/26433.SMMs的发展历史Ueff(Er)=39KAn3.SMMs的发展历史2022/11/26443.SMMs的发展历史2022/11/26443.SMMs的发展历史Ueff1=181cm-12022/11/26453.SMMs的发展历史Ueff1=181cm-1203.SMMs的发展历史[Fe(C(SiMe3)3)2]2-Ueff=325KJ.M.Zadrozny,J.R.Long,etal.,Nat.Chem.2013,5,577-5812022/11/26463.SMMs的发展历史[Fe(C(SiMe3)3)2]2-3.SMMs的发展历史J.Am.Chem.Soc.,2014,13612213–122162022/11/26473.SMMs的发展历史J.Am.Chem.Soc.,3.SMMs的发展历史2022/11/26483.SMMs的发展历史2022/11/26483.SMMs的发展历史2022/11/26493.SMMs的发展历史2022/11/26493.SMMs的发展历史2022/11/26503.SMMs的发展历史2022/11/26503.SMMs的发展历史Ueff=1025K2022/11/26513.SMMs的发展历史Ueff=1025K2022/3.SMMs的发展历史2022/11/26523.SMMs的发展历史2022/11/26523.SMMs的发展历史Ueff=1815K2022/11/26533.SMMs的发展历史Ueff=1815K2022/4.SMMs未来的发展方向Ueff

(Dy)≈2590KChem.Commun.,2015,51,101-1032022/11/26544.SMMs未来的发展方向Ueff(Dy)≈25904.SMMs未来的发展方向Ueff≈29K2022/11/26554.SMMs未来的发展方向Ueff≈29K2022/4.SMMs未来的发展方向Strongerexchange2022/11/26564.SMMs未来的发展方向Strongerexchang单分子磁体

Single-MoleculeMagnets(SMMs)冷际东广州大学化学化工学院2022/11/2657单分子磁体

Single-MoleculeMagnets什么是SMMsSMMs的特点和性质SMMs的发展历史SMMs未来的发展方向2022/11/2658什么是SMMs2022/11/262什么是SMMs分子基磁性材料top-downbottom-upCPU（左）与硬盘（右）分子基磁体Fe8（左）与Tb2（右）>10nm<3nm2022/11/2659什么是SMMs分子基磁性材料top-downbottom-u分子基磁性材料有机自由基化合物有机自由基-金属配合物金属配位化合物单分子磁体single-moleculemagnets分子基磁制冷剂molecularmagneticcoolers什么是SMMs分子基磁性材料2022/11/2660分子基磁性材料有机自由基化合物有机自由基-金属配合物金属配位什么是SMMs

由分立的分子构成1[1]R.Sessoli,D.Gatteschi,etal.,J.Am.Chem.Soc.1993,115,1804-1816.[2]R.Sessoli,D.Gatteschi,etal.,Nature1993,365,141-143.在低温下出现慢的磁弛豫行为2单分子磁体的特征大的分子基态自旋S1负的(单轴的)磁各向异性D

值2单分子磁体的必要条件Mn12OAc分子的簇核结构和自旋排列方向S=10,D=-0.70K,U=S2|D|=70K,Ueff≈61K第一例SMMMn122022/11/2661什么是SMMs由分立的分子构成1[1]R.Sesso单分子磁体的自旋翻转能垒（a）和磁量子隧穿弛豫（b）示意图[3]Mn12OAc的单晶在不同温度下沿易磁化轴方向的磁滞回线[4][3]D.Gatteschi,R.Sessoli,Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,268-297.[4]R.Sessoli,D.Gatteschi,etal.,Nature1996,383,145-147.

高密度信息存储量子计算2.SMMs的特点和性质第一例SMMMn122022/11/2662单分子磁体的自旋翻转能垒（a）和磁量子隧穿弛豫（b）示意图[2.SMMs的特点和性质2022/11/26632.SMMs的特点和性质2022/11/2672.SMMs的特点和性质1K=0.695039cm-12022/11/26642.SMMs的特点和性质1K=0.695039cm2.SMMs的特点和性质2022/11/26652.SMMs的特点和性质2022/11/2692.SMMs的特点和性质2022/11/26662.SMMs的特点和性质2022/11/26102.SMMs的特点和性质2022/11/26672.SMMs的特点和性质2022/11/26112.SMMs的特点和性质2022/11/26682.SMMs的特点和性质2022/11/26123.SMMs的发展历史2022/11/26693.SMMs的发展历史2022/11/26133.SMMs的发展历史U=S2|D|S=83/2，D=0.004cm-1

Mn19A.M.Ako,A.K.Powell,etal.,Angew.Chem.Int.Ed.,2006,45,4926-4929.2022/11/26703.SMMs的发展历史U=S2|D|S=83/2，3.SMMs的发展历史S=6,Ueff=18K{Mn84}2022/11/26713.SMMs的发展历史S=6,Ueff=18K3.SMMs的发展历史S=45D≈0{Fe42}S.Kang,C.DuanandO.Sato,etal.,Nat.Commun.,2015,6,5955.2022/11/26723.SMMs的发展历史S=45{Fe42}S.Kan3.SMMs的发展历史[MnIII6O2(Et-sao)6(O2CPh(Me)2)2(EtOH)6]S=12,D=-0.43cm-1,Ueff=86.4K2022/11/26733.SMMs的发展历史[MnIII6O2(Et-sao)63.SMMs的发展历史3d-4f2022/11/26743.SMMs的发展历史3d-4f2022/11/26183.SMMs的发展历史Ueff1=11.0cm-1,t1=

7.7x10-4s,

Ueff2=

82.1cm-1,t2=6.2x10-7s2022/11/26753.SMMs的发展历史Ueff1=11.0cm-13.SMMs的发展历史{Cr2Dy2}Ueff(Cr2Dy2)=77KUeff(Co2Dy2)=79K2022/11/26763.SMMs的发展历史{Cr2Dy2}Ueff(Cr2D3.SMMs的发展历史ScientificReports,2015,5,16621Ueff(1∙3H2O)=422KUeff(1)=600K2022/11/26773.SMMs的发展历史ScientificReports3.SMMs的发展历史2022/11/26783.SMMs的发展历史2022/11/26223.SMMs的发展历史Angew.Chem.Int.Ed.,2016,55,9375-93792022/11/26793.SMMs的发展历史Angew.Chem.Int.3.SMMs的发展历史{Cu36Ln24}2022/11/26803.SMMs的发展历史{Cu36Ln24}2022/11/3.SMMs的发展历史Ueff1=56KUeff2=71K2022/11/26813.SMMs的发展历史Ueff1=56K2022/13.SMMs的发展历史2022/11/26823.SMMs的发展历史2022/11/26263.SMMs的发展历史2022/11/26833.SMMs的发展历史2022/11/26273.SMMs的发展历史Ueff1=150K,Ueff2=198K2022/11/26843.SMMs的发展历史Ueff1=150K,Uef3.SMMs的发展历史Ueff=76K2022/11/26853.SMMs的发展历史Ueff=76K2022/113.SMMs的发展历史2022/11/26863.SMMs的发展历史2022/11/26303.SMMs的发展历史TB=14KUeff=227cm-1J.D.Rinehart,J.R.Long,etal.,

Nat.Chem.2011,3,538-542.2022/11/26873.SMMs的发展历史TB=14KUeff=223.SMMs的发展历史J.Am.Chem.Soc.,2012,134(45),pp18546–185492022/11/26883.SMMs的发展历史J.Am.Chem.Soc.,3.SMMs的发展历史2022/11/26893.SMMs的发展历史2022/11/26333.SMMs的发展历史2022/11/26903.SMMs的发展历史2022/11/26343.SMMs的发展历史Ueff=37.83KUeff=39.35KUeff=39.79K2022/11/26913.SMMs的发展历史Ueff=37.83KUeff3.SMMs的发展历史Ueff1=9.7KUeff2

=170K2022/11/26923.SMMs的发展历史Ueff1=9.7K2022/3.SMMs的发展历史Ueff1=19.7KUeff2

=173K2022/11/26933.SMMs的发展历史Ueff1=19.7K20223.SMMs的发展历史2022/11/26943.SMMs的发展历史2022/11/26383.SMMs的发展历史Ueff(Tb)=331K2022/11/26953.SMMs的发展历史Ueff(Tb)=331K23.SMMs的发展历史[Pc2Tb]-2022/11/26963.SMMs的发展历史[Pc2Tb]-2022/11/263.SMMs的发展历史Ueff

=55.2K2022/11/26973.SMMs的发展历史Ueff=55.2K2022/3.SMMs的发展历史2022/11/26983.SMMs的发展历史2022/11/26423.SMMs的发展历史Ueff(Er)=39KUeff

(Yb)=29KAngew.Chem.Int.Ed.52,350-354Na[LnDOTA