建立一种能描述分子合金磁滞自旋转换态的理论方法,用以揭示分子合金中的自旋转换现象与分子磁耦合现象之间的相互关系,研究磁滞自旋转换的形成机理和变化规律,并具体解释卡恩(O.Kahn)合成的含二价铁的分子合金磁滞自旋转换现象。本项目将对建立分子合金理论与分子磁滞自旋转换态理论有重要意义,并有助于原子分子物理、凝聚态物理、过渡金属离子理论和材料科学的交叉发展。
本项目对分子合金磁滞自旋转换现象进行了理论研究。主要工作包括以下五个方面1)建立了能分析过渡金属络合分子复杂电子组态的电子结构与分子结构内在联系的统一晶场耦合理论方法(UCFC方法);2)发现当分子处于自旋转换区域时,分子内的电子结构参量Dq与温度变量T成近线性关系,推论出分子的电子结构变化与外界提供的热能变化成正比,揭示了热驱动诱导产生分子自旋转换的物理过程,并阐明了热能与分子内电子轨道能之间存在相互转换的物理本质,这为设计温控分子开关提供了理论依据;3)从理论上预言在低对称分子中可能存在自旋三相平衡点,发现当分子畸变越过某临界点时,分子自旋转换的形式将由一步自旋转换过渡到二步自旋转换,由此我们提出了一种两步自旋转换的量子混合模型;4)研究了络合分子结构随环境的变化规律,在对几十种掺杂络合体系的光谱与EPR谱进行分析后我们确定出了固体内分子关联作用的范围;5)提出在分子合金中存在因分子自旋转换而诱导产生分子间结构关联的分子协同作用物理模型,指出分子局域畸变形成的正压或负压效应所诱导产生的关联能是导致分子合金形成滞后回环效应的主要物理机理。