π-d系の理論的解析,純有機磁性伝導体のモデル化と量子化学的DMRG法の開発

π-d系统的理论分析、纯有机磁导体的建模以及量子化学DMRG方法的发展

基本信息

批准号：
03J04302
负责人：
谷口岳志
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

(BDTA)[Ni(mnt)_2](BDTA:1,3,2-ベンゾジチアゾリル,mnt:マレオニトリルジチオレート)は電荷移動(CT)錯体である.X線結晶構造解析に基づき,まずCTの起こる分子対で安定なものを特定し,次にそれらの対に関して分子間の有効交換積分(J)値を第一原理的に計算した.分子間磁気的相互作用は、b軸に172cm^<-1>という値を持ち,ca方向には-1.5cm^<-1>であった.その強磁性的相互作用の原因は,スピンサイト間の軌道の重なりが消失して,交換相互作用の効果のみが残っていることである.一次元周期境界条件を附した密度汎関数計算から,実験的に得られたCTが主にca平面方向であることが,定量的に裏付けられた.得られたJ値を用から帯磁率を計算すると,5K以上で実験とほぼ一致する結果となった.さらに他の組合せについても解析した.このように,分子磁性体の性質をミクロスケールの相互作用に基づいて解析し,得られた相互作用のパラメータを用いてマクロスケールの観測量を再現するというプロセスを体系化し,実践した.ミクロスケールの相互作用は密度汎関数計算を用いて評価し,マクロスケールの観測量は密度行列繰り込み群(DMRG)法や量子モンテカルロ(QMC)法によって算出してきた.(ただし,QMCの適応範囲はDMGRより広いので,大抵はこちらを用いる方がよい.)このようにミクロ・マクロの両方のスケールについて高精度の数値計算が可能であるので,実在系の解析のみならず分子性物質の性質の予測といった物質設計にも用いることができる.

（bdta）[ni（mnt）_2]（bdta：1,3,2-苯并二硫乙醇，mnt：maleonitriledithiolate）是电荷转移（CT）复合物。基于X射线晶体结构分析，首先鉴定了发生CT的稳定分子对，然后以这些对的第一原理计算了分子之间的有效交换积分（J）。分子间磁相互作用的值在B轴上为172cm^<-1>，在CA方向上的-1.5cm^<-1>。铁磁相互作用的原因是，旋转位点之间的轨道的重叠消失了，仅留下交换相互作用的效果。从具有一维周期边界条件的密度功能计算，可以定量确认实验CT主要在CA平面方向上。使用磁敏感性计算获得的J值。结果与5K或更高的实验大致一致。我们还分析了其他组合。通过这种方式，我们基于微观相互作用分析了分子磁体的特性，并使用了获得的相互作用的参数来再现宏观观测。使用密度函数计算评估了微观相互作用，并使用密度矩阵重质化组（DMRG）和量子蒙特卡洛（QMC）方法计算宏观观测。（但是，由于QMC的应用范围比DMGR宽，因此通常最好使用它。）这样，微观和宏观尺度的高精度数值计算不仅可以用于现实世界分析，还可以用于材料设计，例如预测分子材料的性质。