Nutzen der 3d‐4f Koordination: Molekulares Quanten‐Feder‐Magnet‐Verhalten in axialen Ni ₂ Ln Komplexen

Zusammenfassung Wir berichten über heterotrimetallische 3d‐4f Komplexe, die klassische Austauschfeder‐Magnete auf der molekularen Skala nachahmen. Die Komplexe weisen einen linearen Ni···Ln···Ni Kern auf, wobei das Lanthanoid‐Ion zwischen zwei Ni 2+ Zentren eingebettet ist, die durch N 3 O 3 Ligandenumgebungen koordiniert sind. Die Komplexe sind isostrukturell, während CASSCF Rechnungen kollineare Anisotropieachsen und günstige elektronische Konfigurationen für magnetische Bistabilität in ausgewählten Systemen offenbaren. Magnetische Charakterisierung mittels DC, AC und µSQUID Magnetometrie bis zu 30 mK demonstriert langsame magnetische Relaxation und offene Hystereseschleifen ausschließlich in Ni 2 Tb , Ni 2 Dy und Ni 2 Ho . Diese Systeme weisen eine ferromagnetische 3d‐4f Kopplung auf, während ihre isolierten oder antiferromagnetisch gekoppelten Analoga ( Ni 2 Y , Zn 2 Tb / Dy ) und Ni 2 Er / Yb Pendants schnelle Relaxation und geschlossene Schleifen zeigen. Die Analyse legt nahe, dass die Ni 2+ Ionen allein, mit moderater Anisotropie, aufgrund eines breiten Nullfeld‐QTM vom erwarteten „harten” magnetischen Verhalten abweichen, wohingegen die Ln 3+ Ionen allein als „weiche” Phase mit großen magnetischen Momenten und scharfem Nullfeld‐QTM dienen. Nichtsdestotrotz verbessert, wenn sie zusammengebracht werden, ihre Kopplung und Ausrichtung der Anisotropieachse die magnetische Leistung mit Exchange‐Bias‐Eigenschaft, die die makroskopischen Austauschfeder‐Magnete nachahmen. Wir heben eine optimale Nutzung der 3d‐4f Koordination beim Design von Molekularmagneten mit einstellbarer Relaxation und Bistabilität hervor, was die Perspektiven für Quanteninformation und nanoskopische magnetische Bauteile voranbringt.