ディスプロシウムサイクロペンタジニルアミド単分子磁石における最大73Kの磁気ヒステレス

科学分野:

• 協調化学
• 材料科学
• 量子コンピューティング

背景:

• ディスプロソセニウムカチオン ([Dy(Cp^R) ₂) ⁺) に基づく単分子磁石 (SMM) は,軸性結晶場と硬直リガンドにより,高い磁気逆転障壁 (U_eff) とブロック温度 (T_H) を表している.
• ディスプロシウムビスアミド ([Dy(NR₂) ⁺) は,電荷密度の高いN-ドナーからのより強い軸性場を通じて優れたSMM特性を提供する可能性があるが,リガンドの柔軟性は磁気放緩を増加させ,T_Hを下げることができる.

研究 の 目的:

• SMMの応用のために両方のリガンドタイプの利点を活用するために,π-芳香性および単歯性アミドリガンドを組み合わせた新しいディスプロシウム複合体を合成し,特徴づけること.
• 新しいディスプロシウム複合体の磁気特性,特に有効エネルギーバリア (U_eff) とブロック温度 (T_H) を調査する.

主な方法:

• ディスプロシウム複合体の合成 [Dy{N(SiⁱPr₃) ₂}(Cp*) ]Al{OC(CF₃) ₃}₄ (1-Dy).
• 磁気アニソトロピーと温度依存磁気ヒステリシスの測定を含む磁気特徴付けで,UとTとHを決定する.
• N-Dy-Cp*_cent角度を含む分子幾何学の分析,観測された磁気特性との構造特性を相関させる.

主要な成果:

• 合成された複合体1-DyはU_eff = 2191(33) Kの大きな磁性アニソトロピーを示しており,これは主要なディスプロシウムCp^RベースのSMMに匹敵する.
• 観測されたブロック温度T_Hは73Kであり,これは曲線リガンド幾何学と柔軟なアミド置換物による記録値より低い.
• 構造分析により,磁気放松経路に影響を与える約152.5°のN-Dy-Cp*_centの角が示された.

結論:

• ディスプロシウムSMMは1つのπ-アロマティックと1つのモノデントリガンドで,bis-π-アロマティックシステムと同様に高いU_eff値を達成することができる.
• これらの複合体は,ビス・アミド・ディスプロシウム複合体と同様に,インターリガンドの角度に対する感受性を示す.
• この新種のディスプロシウム複合体は,高温SMMの有望性を示しており,精密な分子幾何学制御によって有意な改善の可能性があります.