稀土离子孤立体系的磁驰豫现象研究

由于在信息存储、量子计算、自旋电子学等领域具有重要研究价值和潜在应用前景，对磁驰豫现象的研究是当今分子磁学领域研究的热点和难点之一。结合国内外研究的现状分析，目前人们对加场磁弛豫行为的研究很少，对产生加场磁弛豫的机理还不清楚。本项目将开展含稀土离子孤立体系磁弛豫现象的研究，将实验和理论计算相结合，通过研究旋轨耦合作用和配位场变化对稀土离子加场磁驰豫行为的影响，从定性和定量角度分析加场磁驰豫产生的条件和影响因素，研究加场磁驰豫产生的原因，探讨加场磁驰豫产生的机理。项目的研究将有助于加深对分子或离子的零场分裂、旋轨耦合、配位场作用以及分子、离子的局域对称性等关键因素与磁驰豫关系的理解，为合成得到新的具有较高阻塞温度和较长磁弛豫时间的单离子磁体提供依据，为开发新的磁性分子材料和器件提供基础。

本项目按期完成相关研究工作，取得了相应的研究成果。由于在信息存储、量子计算等领域具有重要研究价值和潜在应用前景，对磁弛豫现象的研究是当今分子磁学领域研究的热点和难点之一。但目前人们对加场磁弛豫行为的研究很少，对产生加场磁弛豫现象的机理还不清楚。在本项目中，我们研究了稀土离子局域对称性对磁驰豫行为的影响 通过设计合成不同配位场环境下的稀土Nd离子孤立体系，研究稀土离子局域对称性对磁驰豫行为的影响，比较零场弛豫和加场弛豫产生的条件，分析加场弛豫产生的条件和影响因素。研究表明稀土离子所处的配位场对称性和基态简并度都是影响稀土离子加场磁弛豫行为的因素;研究了研究稀土离子旋轨耦合作用对磁驰豫行为的影响; 通过合成稀土离子分别处于C4、D3h和Oh对称性配位场的三个完整系列的稀土离子孤立体系，研究在同一配位场环境下的Kramers稀土离子和非Kramers 稀土离子磁弛豫行为，研究稀土离子旋轨耦合作用对磁驰豫行为的影响，分析加场弛豫产生的条件和影响因素。研究结果表明在同一配位场环境下的Kramers稀土离子和非Kramers 稀土离子都有可能发生加场磁弛豫行为，含有电子数是奇数的Kramers稀土离子不是发生加场弛豫的必要条件。另外我们还进行了稀土单离子的磁各向异性研究 以高对称性化合物PrCoCN为研究对象探求如何通过测试化合物单晶和粉末的磁性和光谱数据确定化合物的配位场参数，从而从微观能级分布上研究产生磁弛豫的条件和机理。本部分研究是项目研究计划的拓展和延伸，后期将主要开展对稀土单离子磁各向异性的直接测定。