四 无机方法(Ⅰ):双金属链状配合物
以 Kahn 为首的法国科研组提出了一种与金属-自由基方法略有区别的新方案,该方案设想把具有不同自旋态的两个金属离子,如自旋态相差较大的 Cu(Ⅱ)离子(SA=1/2)和 Mn(Ⅱ)离子(SB=5/2)用多原子桥基相联,则由于双金属离子间的反铁磁偶合可使自旋多重度大的离子[如 Mn(Ⅱ)]在同一方向产生自旋极化,成平行排列,结果导致自旋态为 S=|SA-SB|的一维铁磁链(图 6)。如果这些一维铁磁链在晶格中以铁磁偶合的形式排布,则可能得到在某温度下有自发磁化作用的三维分子铁磁体。因此,为了得到分子铁磁体,需要三个条件:(1)|SA-SB|尽可能大,如 S=1/2 的 Cu(Ⅱ)与 S=5/2 的 Mn(②);(2)链内反铁磁交换作用尽可能大,如选择已知的满足此条件的双齿配体作为桥联配体;
(3)晶格中链间的相对位置适合于铁磁性偶合。沿着这种设想,Kahn 等于 1988 年首次制得用 PbaOH 桥联的 Cu(Ⅱ)—Mn(Ⅱ)链状配合物[MnCu
(PbaOH)(H2O3)](PbaOH 是 2-羟基-1,3-丙二胺双草酰胺阴离子)(图 7),磁性测量表明其铁磁性转变温度 Tc 为 4.6K。接着,在 1989 年制得分子磁体 MnCu(obbz)H2O(图 8),其 Tc=14K;1991 年制得 MnCu(obze)
(H2O)4·2H2O(Obze 是 N-苯甲酰基-N′-乙酰基草酰胺阴离子),Tc=4.6K和 MnCu(PbaOH)(H2O)2,Tc=30K。其中 MnCu(PbaOH)(H2O)2 是迄今通过各种途径取得的 Tc 最高的分子铁磁体。最近 Kahn 又用自旋多重度更大的 Gd(Ⅲ)(S=7/2)代替 Mn(Ⅱ)(S=5/2),成功地得到了具有铁磁性的配合物 Gd2(ox)[Cu(Pba)]3[Cu(H2O)5]·20H2O(ox 是草酸根离子,Pba 是 1,3-丙二胺双草酰胺阴离子)。