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第 8期 无 机 化 学 学 报 Vo1.18.No.8
2002年 8月 CHINESEJOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY Aug.,2002
分子磁性的量子化学研究进展
任 杰 陈志达
(北京大学化学与分子工程学院,稀土材料化学及应用国家重点实验室,北京 100871)
本文概述 了研究分子磁性 的量子化学方法和研究进展。首先介绍分子磁性研究中的量子化学原理和所使用计算方法,总
结了有代表性的 自由基 、自由基 一金属配合物 、桥联多核过渡金属配合物等分子磁性 的研 究情况,并对今后研究分子磁性 的量
子化学方法作 了展望 。
关键词 分子磁性 量子化学
分类号 O641.12’1
0 引 言 一 一 讨论 。作者想就 自己研究的领域,对量子化学在
分子磁性研究中的应用作一概述。
磁性现象从远古时代就 已经被人们所认识。当
时的希腊 、中国和罗马人发现了天然磁石 (铁氧化合 1 分子磁性的量子化学研究概况
物)有吸引含铁物质 的现象…。公元前 800年,古希
目前分子磁性的量子化学研究主要分为定性研
腊就记载了铁矿中有天然磁体存在的现象。由于时
究和定量研究两大类。
代的局限,那时的科学家只是认为天然磁体是一种
定性研究主要集中在磁交换的通道上,人们试
叩
具有灵魂的物质。随着时代的发展。众多科学家包括
图给出半经验的磁性预测。比如图 1通过价键 (VB)
Faraday、Marie和 Oersted等为揭开磁性这一 自然现
方法对铁磁和反铁磁通道作了直观的描述 J。现阶
象之谜进行 了开拓性工作。1928年,Heisenberg首先
段定性研究的不足在于对不同类型的磁性分子不能 ~
提出物质 的磁性是一种量子效应 2【】。至此,人们才真
正奠定现代分子磁性 的量子理论基础。如今,分子
磁性理论在材料科学和生命科学等领域得到了广泛
的应用。可以预料,分子磁性理论的每一步跨越都
将给材料科学、生命科学甚至计算机的发展带来革
命性 的影响。比如,在微电子领域,以色列科学家把
NiC1:簇化合物分子用作存储器 的分子开关。在生物
医药领域,科学家进一步设想把磁性分子附着在病
原体上,并通过外加磁场把病原体去掉。由此看出,
未来分子磁性理论的应用必将深远地影 响着我们的 d 上P lld 一
铁磁交换通道
生活 。
ferromagneticpathway
分子磁性所涉及的理论包括 了从化学到物理的
图 1 磁交换通道分析
多个交叉学科,涉及面广。由于篇幅所限,在此不作
Fig.1 Antiferro·andFerro·magneticpathway。
收稿 日期 :2002—02—21。收修改稿 日期:
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