西安交大科研团队建立关联配体振动模式与拉曼磁弛豫过程新方法

单分子磁体由于可用于高密度信息存储、自旋电子器件、量子比特等而备受关注。对于大多数单分子磁体来说，磁矩翻转过程有三种类型，即量子隧穿过程、单声子过程和双声子过程。双声子过程通常根据能级的虚实分为奥巴赫过程和拉曼过程。目前所报道的化合物中，拉曼过程的拉曼指数（n）异常小，长期以来该问题被简单的归因于磁声耦合，并没有得到很好的解释。为了解决这一问题，古磊等人提出该过程来自于低于磁自旋翻转能垒的振动模式的贡献，并成功建立了一个振动能垒模型。然而对于高能垒的单分子磁体体系，该模型拟合过程更加复杂，有过度参数化拟合的风险，而且相关的声子可能被淹没。

为了使该模型在解释高能垒的稀土单分子磁体更具实用化，西安交通大学前沿科学技术研究院郑彦臻教授课题组在前期发现的具有五角双锥构型的高性能镝基单分子磁体上，通过固定平面配体和平衡阴离子不变，逐步氟化轴向醇氧配体合成了系列新型含氟配体的五角双锥构型镝基单分子磁体。磁性研究发现随着配体氟化程度增加，能够有效地抑制拉曼过程，可观测到的磁滞回线温度也随着增大。更重要的是，实验及理论研究表明这三个配合物基态和第一激发态具有几乎相同的能量差的优势。因此，进一步结合太赫兹光谱、远红外光谱和古磊等新发展的振动能垒模型可以将拉曼弛豫势垒与配体的振动模式直接关联，从而合理地解释这三个配合物拉曼过程弛豫速率的差异。由于远红外光谱并不稀缺，该方法的建立有望用来筛选对减缓拉曼过程有利的配体，提升高性能单分子磁体设计的有效性。

以上研究成果发表于国际化学领域权威期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。西安交大前沿院博士研究生马焱和翟沅琦为该论文共同第一作者，前沿院为本文唯一通讯作者单位。此工作是该课题组在高性能五角双锥构型镝基单分子磁体研究中取得的又一重要进展。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202206022

课题组网站：

http://gr.xjtu.edu.cn/web/zheng.yanzhen/home