Эффекты локальной обменной анизотропии в четырехъядерном молекулярном комплексе симметрии D₄h

Abstract

Проведены исследования четырехъядерного молекулярного магнетика симметрии D₄h с локально-анизотропными обменными спин-спиновыми взаимодействиями с применением точной диагонализации. Спиновый гамильтониан кластера, содержащего четыре s = 1/2 иона с изотропным ферромагнитным взаимодействием ближайших соседей, дополнен локальными взаимодействиями: Дзялошинского– Мория, обменной аксиальной и азимутальной анизотропией. Исследована эволюция уровней энергии с учетом симметрии кластера в зависимости от величин локальных параметров спинового гамильтониана. Рассмотрено влияние смешивания волновых функций на комплекс как с одинаковыми, так и с различными спиновыми состояниями уровней, принадлежащих различным мультиплетам (спиновое смешивание). Показано, что сильное спиновое смешивание в кластере симметрии D₄h может существовать только благодаря локальной азимутальной анизотропии.

Проведено дослідження чотириядерного молекулярного магнетика симетрії D₄h з локально-ані- зотропними обмінними спін-спіновими взаємодіями із застосуванням точної діагонализації. Спіновий гамільтоніан кластера, що містить чотири s = 1/2 іони з ізотропною феромагнітною взаємодією найближчих сусідів, доповнено локальними взаємодіями: Дзялошинського–Морія, обмінною аксіальною й азимутальною анізотропією. Досліджено еволюцію рівнів енергії з урахуванням симетрії кластера залежно від величин локальних параметрів спінового гамільтоніана. Розглянуто вплив змішування хвильових функцій на комплекс як з однаковими, так і з різними спіновими станами рівнів, що належать різним мультиплетам (спинове змішування). Показано, що сильне спінове змішування в кластері симетрії D₄h може існувати тільки завдяки локальній азимутальній анізотропії.

Exact diagonalization technique is applied to fournuclear single molecular magnet with local anisotropic exchange interactions exhibiting D₄h ionic point group symmetry. The spin Hamiltonian of a complex containing four ions with spin s = 1/2 based on isotropic ferromagnetic interaction of nearest neighbors includes the locals Dzyaloshinskii–Moria interaction, axial and azimuthal exchange anisotropy. Trends of levels pattern taking into account the geometry of cluster are discussed as a function of the magnitude of Hamiltonian local parameters. Effects due to the intermultiplet mixing of wavefunctions as far as with difference between the spin of the states (spin mixing) and without it have been considered. It is shown that a strong spin mixing in a D₄h symmetry complex can only exist because of the local azimuthal anisotropy.