К полуэмпирическому анализу обменных взаимодействий в металлорганических каркасах, содержащих ионы с открытыми d-оболочками

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Основанный на теории эффективного гамильтониана кристаллического поля программный пакет MagAÎxTic, предназначенный для оценки параметров эффективного обменного взаимодействия между магнитными моментами локализованными в d-оболочках, дополнен расчетом малых ферромагнитных вкладов в эффективный обмен. Модифицированный пакет протестирован на примере трехъядерных основных ацетатов железа(III) и хрома(III) состава m3-OM3(CH3COO)6, а также их смешанных аналогов. Показано, что при помощи разработанного программного обеспечения удается воспроизвести как порядки величины эффективных обменных параметров, так и тенденции их изменения при переходе от одного элемента к другому. Таким образом, доказана возможность применения предложенного метода оценки обменных параметров в диапазоне значений десятков см–1.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Л. Чугреев

Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: tchougreeff@phyche.ac.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Li J.R., Kuppler R.J., Zhou H.C. // Chem. Soc. Rev. 2009. V. 38. P. 1477.
  2. Liu J., Chen L., Cui H. et al. // Ibid. 2014. V. 43. P. 6011.
  3. Zhou H.-C.J., Kitagawa S. // Ibid. 2014. V. 43. P. 5415.
  4. Fischer R., Kaskel S., Kitagawa S. // Microporous and Mesoporous Materials. 2015. V. 216. P. 1.
  5. Li H., Wang K., Sun Y. et al. // Materials Today. 2018. V. 21. P. 108.
  6. Jiao L., Wang Y., Jiang H.L., Xu Q. // Adv. Mater. 2018. V. 30.
  7. Safaei M., Foroughi M.M., Ebrahimpoor N. et al. // TrAC – Trends in Anal. Chem. 2019. V. 118. P. 401.
  8. Coronado E., Espallargas G.M. // Chem. Soc. Rev. 2013. V. 42. P. 1525.
  9. Берсукер И.Б. Электронное строение и свойства координационных соединений: Введение в теорию. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Химия, Лен. отд., 1986.
  10. Navarro J.A.R., Barea E., Rodríguez-Diéguez A. et al. // J. of the Amer. Chem. Soc. 2008. V. 130. P. 3978.
  11. Mínguez Espallargas G. and Coronado E. // Chem. Soc. Rev. 2018. V. 47. P. 533.
  12. Horcajada P., Surblé S., Serre C. et al. // Chem. Commun. 2007. P. 2820–2822.
  13. Momma K., Izumi F. // J. of App. Crystallogr. 2011. V. 44. P. 1272.
  14. Sciortino L., Alessi A., Messina F. et al. // The J. of Phys. Chem. C. 2015. V. 119. P. 7826–7830.
  15. Koch W., Holthausen M. A Chemist’s Guide to Density Functional Theory, v. 2. Wiley-VCH, Weinheim, 2002.
  16. Chung Y., Camp J., Haranczyk M. et al. // Chem. of Mater. 2014. V. 26. P. 6185.
  17. Chung Y.G., Gómez-Gualdrón D.A., Li P. et al. // Sci. Adv. 2016. V. 2.
  18. Gómez-Gualdrón D., Colón Y., Zhang X. et al. // En. Envir. Sci. 2016. V. 9. P. 3279.
  19. Colón Y., Gómez-Gualdrón D., Snurr R. // Growth Des. 2017. V. 17. P. 5801.
  20. Colón Y., Snurr R. // Chem. Soc. Rev. 2014. P. 5735.
  21. First E.L., Floudas C.A. // Microporous and Mesoporous Materials. 2013. V. 165. P. 32.
  22. Gounaris C., Wei J., Floudas C. et al. // AIChE J. 2009. V. 56. P. 611.
  23. Glover J., Besley E. // Faraday Discussions. 2021. V. 231. P. 235.
  24. Burkert U., Allinger N.L. Molecular mechanics. Washington: ACS, 1982.
  25. Leach A. Molecular Modelling: Principles and Applications, 2. Prentice Hall, Harlow, 2001.
  26. Frenkel D. Understanding molecular simulation: from algorithms to applications, 2007.
  27. Rappé A., Goddard III W. // J. Phys. Chem. 1991. V. 95. P. 3358.
  28. Kresse G., Furthmüller J. // Comput. Mater. Sci. 1996. V. 6. P. 15.
  29. Gonze X. // Comput. Phys. Commun. 2009. V. 180. P. 2582.
  30. Giannozzi P., Baroni S., Bonini N. et al. // J. of Phys.: Condens. Matter. 2009. V. 21. P. 395502.
  31. Schwarz K., Blaha P. // Comput. Mater. Sci. 2003. V. 28. P. 259.
  32. Hutter J., Iannuzzi M., Schiffmann F., Vandevondele J. // WIREs Comput. Mol. Sci. 2014. V. 4. P. 15.
  33. Nazarian D., Camp J.S., Chung Y.G. et al. // Chem. of Mater. 2016. V. 29. P. 2521.
  34. Ruiz E., Cano J., Alvarez S., Alemany P. // J. of Comput. Chem. 1999. V. 20. P. 1391.
  35. Ruiz E., Llunell M., Alemany P. // J. Sol. State. Chem. 2003. V. 176. P. 400.
  36. Ruiz E. In: Principles and Applications of Density Functional Theory in Inorganic Chemistry II / Ed. by N. Kaltsoyannis, J. McGrady. Springer-Verlag, 2004. V. 113 of Structure and Bonding, p. 71–102.
  37. Mavrandonakis A., Vogiatzis K.D., Boese A.D. et al. // Inorg. Chem. 2015. V. 54. P. 8251.
  38. Blake A.B., Yavari A., Hatfield W.E., Sethulekshmi C.N. // J. of the Chem. Soc. Dalton Transactions. 1985. P. 2509.
  39. Plekhanov E., Tchougr´eeff A., and Dronskowski R. // Comp. Phys. Comm. 2019. P. 107079.
  40. Plekhanov E., Tchougréeff A. // Comp. Mat. Sci. 2021. V. 188. P. 110140.
  41. Tchougréeff A., Plekhanov E., Dronskowski R. // J. Comp. Chem. 2021. V. 42. P. 1498.
  42. Epifanovsky E., Gilbert A.T.B., Feng X., Lee J., Mao Y., Mardirossian N., Pokhilko P., White A.F., Coons M.P., Dempwolff A.L. et al. // The J. of Chem. Phys. 2021. V. 155.
  43. Lee H., Lee H., Ahn S., Kim J. // ACS Omega. 2022. V. 7. P. 21145.
  44. Zhang M., Wang W., Chen Y. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. V. 20. P. 2211.
  45. Anderson P. // Sol. St. Phys. 1963. V. 14. P. 99.
  46. Soudackov A.V., Tchougreeff A.L., Misurkin I.A. // Theor. Chim. Acta. 1992. V. 83. P. 389.
  47. Tchougréeff A.L., Soudackov A.V., van Leusen J. et al. // Int. J. of Quant. Chem. 2016. V. 116. P. 282.
  48. Tchougréeff A.L., Soudackov A.V. // Russ. J. of Phys. Chem. A. 2014. V. 88. P. 1904.
  49. Popov I., Plekhanov E., Tchougréeff A., Besley E. // Mol. Phys. 2023. V. 121. e2106905.
  50. Popov I., Raenko D., Tchougréeff A., Besley E. // J. of Phys. Chem. C. 2023. V. 127. P. 21749.
  51. Tchougreeff A.L., Dronskowski R. // J. of Phys. Chem. A. 2013. V. 117. P. 7980.
  52. Goodenough J. Magnetism and the Chemical Bond. Interscience-Wiley, New York, 1963.
  53. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1984.
  54. Tchougréeff A. Effective Hamiltonian Crystal Field for Magnetic Interactions in Polynuclear Transition Metal Complexes. Sequential Derivation and Exemplary Numerical Estimates. 2013. URL https://arxiv.org/abs/1301.1036
  55. Löwdin P.-O. // J. of Math. Phys. 1962. V. 3. P. 969.
  56. Weihe H., Güdel H.U., Toftlund H. // Inorg. Chem. 2000. V. 39. P. 1351.
  57. Ruderman M.A., Kittel C. // Phys. Rev. 1954. V. 96. P. 99.
  58. Kasuya T. // Progress of Theor. Phys. 1956. V. 16. P. 45.
  59. Yosida K. // Phys. Rev. 1957. V. 106. P. 893.
  60. Van Vleck J.H. // Rev. of Mod. Phys. 1962. V. 34. P. 681.
  61. Long G.J., Robinson W.T., Tappmeyer W.P, Bridges D.L. // J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1973. P. 573–579.
  62. Pople J.A., Beveridge D.L. Approximate Molecular Orbital Theory. McGraw-Hill Book, New York, 1970.
  63. Sinitsky A.V., Darhovskii M.B., Tchougreeff A.L., Misurkin I.A. // Int. J. of Quant. Chem. 2002. V. 88. P. 370.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структура иона [m3-OM3(CH3COO)6(H2O)3]+. Рисунок подготовлен при помощи программы VESTA 3 [13].

Скачать (319KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Структура трианиона 1,3,5-бензолтрикарбоната – BTC – линкера в МОК класса MIL-100. Рисунок подготовлен при помощи программы VESTA 3 [13].

Скачать (201KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Взаимная ориентация магнитных моментов, локализованных в d-оболочках ионов переходных металлов в потенциально фрустрированной геометрии. Рисунок подготовлен при помощи программы VESTA 3 [13].

Скачать (296KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025