Upload
verne
View
37
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Seminar iz Eksperimentalnih istraživanja u fizici čvrstog stanja: EPR mjerenja magnetskog polja na površini jednomolekulskih magneta Mn12 i Fe8. Dijana Žilić IRB-Laboratorij za magnetske rezonancije mentor: Boris Rakvin. Jednomolekulski magneti. Jednodomenske čestice->superparamagnetizam - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Seminar iz Eksperimentalnih istraživanja u fizici čvrstog Seminar iz Eksperimentalnih istraživanja u fizici čvrstog stanja:stanja:
EPR mjerenja magnetskog polja EPR mjerenja magnetskog polja na površini jednomolekulskih na površini jednomolekulskih
magneta Mn12 i Fe8magneta Mn12 i Fe8
Dijana ŽilićDijana Žilić
IRB-Laboratorij za magnetske IRB-Laboratorij za magnetske rezonancijerezonancije
mentor: Boris Rakvinmentor: Boris Rakvin
Prednosti jednomolekulskih magneta:Prednosti jednomolekulskih magneta:
Identične česticeIdentične čestice Poznat spin osnovnog stanjaPoznat spin osnovnog stanja Poznata magnetska anizotropijaPoznata magnetska anizotropija Jednostavna magnetska mjerenjaJednostavna magnetska mjerenja
Jednomolekulski magnetiJednomolekulski magneti
Jednodomenske čestice->superparamagnetizam Tradicionalne čestice-razlika po obliku i veličini
Mn12Mn12
Lis,1980. god
Tetragonska kristalna simetrija:a=1.73nm, b=c=1.24nm; α=β=γ=90°
Ukupan broj stanja: (2x2+1)8(2x3/2+1)4=108 U osnovnom stanju: S=10
Velika magnetokristalinična anizotropija: 65K
Mn3+,S=2
Mn4+,S=3/2 kisik
Mn12O12[(CH3COO)16(H2O)4]·2CH3COOH·4H2O
Hamiltonijan:
H=DSz2+BSz
4+C(S+4+S-
4)-gμBHSz
HF-EPR: D/k=-0.56K, B/k=-1.1x10-3K, C/k=2.9x10-5K
H≈DSz2-gμBHSz
Bez mag. polja U mag. polju
Mn12Mn12
D.Pajić, K.Zadro
Kvantno tuneliranje Kvantno tuneliranje magnetizacijemagnetizacijevisina
barijere≈65K
Fe8Fe8
Wieghardt,1984. god.
Triklinska kristalna simetrija:a=1.05nm, b=1.41nm, c=1.50nm; α=89.9°, β=109.7°, γ=109.3°
Fe3+,S=5/2
kisik
[Fe8(tacn)6O2(OH)12]8+[Br8·9H2O]8-
tacn=1,4,7-triazaciklonan tj. N3C6H15
Ukupan broj stanja: (2x5/2+1)8=1679616
Ukupan spin u osnovnom stanju: S=10
Magnetokristalinična anizotropija: 25K
Biaksijalna anizotropija
Hamiltonijan:
H≈DSz2+E(Sx
2-Sy2)-gμBHSz
HF-EPR: D/k=-0.27K i E/k=0.046K
Fe8Fe8
KristaliKristali
Sinteza: Naresh S. Dalal Department of Chemistry and National High Magnetic Field
Laboratory Florida State University
•Monokristali veličine nekoliko mm3, mase nekoliko mg
EPR probeEPR probe
2. TCNQ (N-methylphenazinium tetracyanoquinodimethane)
1. DPPH (2,2 diphenyl-1-picrylhidrazyl)
•stabilni organski slobodni radikal•prašak•širina linije: 1.2G•S=1/2•g=2.0037
•organski vodič
•igličast
•širina linije: 0.2G
•S=1/2
•g=2.0030
EPR-EEPR-Elektronska lektronska PParamagnetska aramagnetska RRezonancijaezonancija
detektira nesparene elektronedetektira nesparene elektrone
Hgh B rezonantni uvjet:
Eksperimentalni uređajEksperimentalni uređaj
EPR spektrometar Bruker 580 FT/CW
• X-područje: : 9.5GHz, 3400G• modulacija 0.1G pri 100kHz• 300-4K
SQUID-SQUID-SSuperconducting uperconducting QQuantum uantum IInterference nterference DDeviceevice
• 1.8-300K• 100G
Pomak rezonantnih linijaPomak rezonantnih linija
Dipolarni model:
B0se =B0 + Bsh
e (1 – 3 cos2 θ)
B0sh =B0 - Bsh
h (1 – 3 cos2 θ)
Najveći pomaci su: Najveći pomaci su:
-2B-2Bshshee za za ΘΘ=0° i B=0° i Bshsh
ee za za ΘΘ=90°=90°
Odnos 2:1Odnos 2:1
DPPH+Fe8DPPH+Fe8
r
x
z
2
1
B0
Usporedba sa SQUID rezultatimaUsporedba sa SQUID rezultatima
10
10
10
10
KT/Eexp
kT/EexpmS
m
m
z
mB.m.k/Em 341270 2
DPPH+Fe8DPPH+Fe8
Temperaturna ovisnost pomaka rezonantnih Temperaturna ovisnost pomaka rezonantnih linijalinija
111 Sg B
zzzyyyxxxB SgSgSgrH 1211211213
12 2
zzzzyyyyxxxxB
zzzyyyxxxB
SBBgSBBgSBBg
HSBgSBgSBgH
111111
12111111
TCNQ+Mn12TCNQ+Mn12
Rezultati:Rezultati:
Iznos magnetskog polja na površini: oko 10 G Mag. polje na površini proporcionalno je
ukupnoj magnetizaciji Gradijent mag. polja na T=10 K: oko 50 T/m
Rakvin, Boris; Žilić Dijana; Dalal Naresh S.; North J.Micah; Cevc Pavle; Arčon Denis; Zadro Krešo,An EPR method for probing surface magnetic fields, dipolar distances, and magnetization fluctuations in single molecule magnets, Spectrochimica Acta Part A 60 (2004), 1241-1245.
Rakvin, Boris; Žilić, Dijana; North J. Micah, Dalal, Naresh S,Probing magnetic fields on crystals of the nanomagnet Mn12-acetate by electron paramagnetic resonance, Journal of Magnetic Resonance 165 (2003), 260-264.