Dijana Žilić IRB-Laboratorij za magnetske rezonancije mentor: Boris Rakvin

1. 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

2. Jednomolekulski magneti • Jednodomenske čestice->superparamagnetizam • Tradicionalne čestice-razlika po obliku i veličini Prednosti jednomolekulskih magneta: • Identične čestice • Poznat spin osnovnog stanja • Poznata magnetska anizotropija • Jednostavna magnetska mjerenja

3. Mn12 Mn12O12[(CH3COO)16(H2O)4]·2CH3COOH·4H2O • 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

4. Mn12 • Hamiltonijan: H=DSz2+BSz4+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 Kvantno tuneliranje magnetizacije visina barijere≈65K Bez mag. polja U mag. polju D.Pajić, K.Zadro

5. Fe8 [Fe8(tacn)6O2(OH)12]8+[Br8·9H2O]8- tacn=1,4,7-triazaciklonan tj. N3C6H15 • 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

6. Fe8 • Ukupan broj stanja: (2x5/2+1)8=1679616 • Ukupan spin u osnovnom stanju: S=10 • Magnetokristalinična anizotropija: 25K • Biaksijalna anizotropija • Hamiltonijan: H≈DSz2+E(Sx2-Sy2)-gμBHSz • HF-EPR: D/k=-0.27K i E/k=0.046K

7. Kristali Monokristali veličine nekoliko mm3, mase nekoliko mg Sinteza: Naresh S. Dalal Department of Chemistry and National High Magnetic Field Laboratory Florida State University

8. EPR probe DPPH (2,2 diphenyl-1-picrylhidrazyl) stabilni organski slobodni radikal prašak širina linije: 1.2G S=1/2 g=2.0037 TCNQ (N-methylphenazinium tetracyanoquinodimethane) organski vodič igličast širina linije: 0.2G S=1/2 g=2.0030

9. EPR-Elektronska Paramagnetska Rezonancija • detektira nesparene elektrone rezonantni uvjet:

10. Eksperimentalni uređaj EPR spektrometar Bruker 580 FT/CW • X-područje: 9.5GHz, 3400G • modulacija 0.1G pri 100kHz • 300-4K

11. SQUID-Superconducting Quantum Interference Device 1.8-300K 100G

12. Metoda signal samih proba

13. DPPH+Fe8 EPR spektri

14. DPPH+Fe8 Pomak rezonantnih linija Dipolarni model: B0se =B0 + Bshe (1 – 3 cos2θ) B0sh =B0 - Bshh (1 – 3 cos2θ) Najveći pomaci su: -2Bshe za Θ=0° i Bshe za Θ=90° Odnos 2:1

15. DPPH+Fe8 Usporedba sa SQUID rezultatima

16. TCNQ+Mn12 EPR spektri

17. TCNQ+Mn12 Proba TCNQ (SEM) X 60 X 1500

18. TCNQ+Mn12 Temperaturna ovisnost pomaka rezonantnih linija

19. TCNQ+Mn12 Kutna ovisnost

20. TCNQ+Mn12 Usporedba sa SQUID mjerenjima

21. 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 A60 (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 Resonance165 (2003), 260-264.