Single-ion versus dipolar origin of the magnetic anisotropy in iron(III)-oxo clusters: A case study

Chemistry - A European Journal

Volumn 7, Issue 8, 2001, Pages 1796-1807

  Abbati, Gian Luca ^a   Brunel, Louis Claude ^c   Casalta, Helene ^d   Cornia, Andrea ^a   Fabretti, Antonio C ^a   Gatteschi, Dante ^b   Hassan, Aia K ^c   Jansen, Aloysius G M ^e   Maniero, Anna Lisa ^c   Pardi, Luca ^f   Paulsen, Carley ^g   Segre, Ulderico ^a  

^a UNIVERSITY OF MODENA AND REGGIO EMILIA   (Italy)

^b UNIVERSITY OF FLORENCE   (Italy)

^c FLORIDA STATE UNIVERSITY   (United States)

^d INSTITUT LAUE LANGEVIN   (France)

^e GRENOBLE HIGH MAGNETIC FIELD LABORATORY   (France)

^f CNR   (Italy)

^g LABORATOIRE DE CRISTALLOGRAPHIE   (France)

Author keywords

Cluster compounds; EPR spectroscopy; Gallium; Iron; Magnetic properties

Indexed keywords

POINT-DIPOLAR INTERACTIONS;

GALLIUM COMPOUNDS; HAMILTONIANS; MAGNETIC ANISOTROPY; NEUTRON SCATTERING; PARAMAGNETIC RESONANCE; TENSORS; TORQUE; X RAY ANALYSIS;

IRON;

FERRIC ION; FERROMAGNETIC MATERIAL; GALLIUM;

ANISOTROPY; ARTICLE; CRYSTAL STRUCTURE; ELECTRON SPIN RESONANCE; MAGNETISM; NEUTRON SCATTERING; SYNTHESIS; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

EID: 0035901678     PISSN: 09476539     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/1521-3765(20010417)7:8<1796::AID-CHEM17960>3.0.CO;2-Y     Document Type: Article

References (88)

1. (a) R. L. Carlin, Magnetochemistry, Springer, Berlin, 1986, p. 317;
2. (b) W. De W. Horrocks, Jr., D. De W. Hall, Coord. Chem. Rev. 1971, 6, 147;
3. (c) S. Mitra, Prog. Inorg. Chem. 1977, 22, 309.
4. (a) A. Cornia, M. Affronte, A. G. M. Jansen, D. Gatteschi, A. Caneschi, R. Sessoli, Chem. Phys. Lett. 2000, 322, 477;
5. (b) J. A. A. Perenboom, J. S. Brooks, S. Hill, T. Hathaway, N. S. Dalal, Phys. Rev. B 1998, 58, 330;
6. (c) M. J. Naughton, J. P. Ulmet, A. Narjis, S. Askenazy, M. V. Chaparala, A. P. Hope, Rev. Sci. Instrum. 1997, 68, 4061.
7. (a) W. Wernsdorfer, R. Sessoli, Science 1999, 284, 133;
8. (b) W. Wernsdorfer, T. Ohm, C. Sangregorio, R. Sessoli, D. Mailly, C. Paulsen, Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 3903.
9. A. L. Barra, D. Gatteschi, R. Sessoli, Chem. Eur. J. 2000, 6, 1608.
10. (a) O. Kahn, Molecular Magnetism, VCH, Weinheim, 1993;
11. (b) "Magnetic Molecular Materials " NATO ASI Ser. E 1991, 198.
12. (a) G. Aromi, S. M. J. Aubin, M. A. Bolcar, G. Christou, H. J. Eppley, K. Folting, D. N. Hendrickson, J. C. Huffman, R. C. Squire, H.-L. Tsai, S. Wang, M. W. Wemple, Polyhedron 1998, 17, 3005;
13. (b) S. M. J. Aubin, Z. M. Sun, I. A. Guzei, A. L. Rheingold, G. Christou, D. N. Hendrickson, Chem. Commun. 1997, 2239.
14. R. Sessoli, D. Gatteschi, A. Caneschi, M. A. Novak, Nature 1993, 365, 141.
15. D. Gatteschi, R. Sessoli, A. Cornia, Chem. Commun. 2000, 725.
16. (a) A. L. Barra, A. Caneschi, A. Cornia, F. Fabrizi de Biani, D. Gatteschi, C. Sangregorio, R. Sessoli, L. Sorace, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5302;
17. (b) J. C. Goodwin, R. Sessoli, D. Gatteschi, W.Wernsdorfer, A. K. Powell, S. L. Heath, J. Chem. Soc. Dalton Trans.2000, 1835.
18. 4: a) S. M. J. Aubin, N. R. Dilley, L. Pardi, J. Krzystek, M. W. Wemple, L.-C. Brunel, M. B. Maple, G. Christou, D. N. Hendrickson, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4991;
19. (b) J. Yoo, E. K. Brechin, A. Yamaguchi, M. Nakano, J. C. Huffman, A. L. Maniero, L.-C. Brunel, K. Awaga, H. Ishimoto, G. Christou, D. N. Hendrickson, Inorg. Chem. 2000, 39, 3615;
20. (c) E. K. Brechin, J. Yoo, M. Nakano, J. C. Huffman, D. N. Hendrickson, G. Christou, Chem. Commun. 1999, 783;
21. (d) M. Wemple, D. M. Adams, K. S. Hagen, K. Folting,D. N. Hendrickson, G. Christou, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1995, 1591;
22. (e) S. M. J. Aubin, M. W. Wemple, D. M. Adams, H.-L. Tsai, G. Christou, D. N. Hendrickson, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7746;
23. 6: f) A. Scuiller, T. Mallah, M. Verdaguer, A. Nivorozkhin, J.-L. Tholence, P. Veillet, New. J. Chem. 1996, 20, 1;
24. 7: g) B. Pilawa, M. T. Kelemen, S. Wanka, A. Geisselmann, A. L. Barra, Europhys. Lett. 1998, 43, 7;
25. 10: h) A. L. Barra, A. Caneschi, D. Gatteschi, D. P. Goldberg, R. Sessoli, J. Solid State Chem. 1999, 145, 484.
26. 12 : a) H. J. Eppley, H.-L. Tsai, N. De Vries, K. Folting, G. Christou, D. N. Hendrickson, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 301;
27. (b) A. R. Schake, H.-L. Tsai, N. De Vries, R. J. Webb, K. Folting, D. N. Hendrickson, G. Christou, J. Chem. Soc. Chem. commun. 1992, 181;
28. (c) H.-L. Tsai, H. J. Eppley, N. De Vries, K. Folting, G. Christou, D. N. Hendrickson, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1994, 1745;
29. (d) S. M. J. Aubin, S. Spagna, H. J. Eppley, R. E. Sager, G. Christou, D. N. Hendrickson, Chem. Commun. 1998, 803;
30. (e) K. Takeda, K. Awaga, Phys. Rev. B 1997, 56, 14560;
31. (f) S. M. J. Aubin, Z. Sun, L. Pardi, J. Krzystek, K. Folting, L.-C. Brunel, A. L. Rheingold, G. Christou, D. N. Hendrickson, Inorg. Chem. 1999, 38, 5329;
32. (g) Z Sun, D. Ruiz, E. Rumberger, C. D. Incarvito, K. Folting, A. L. Rheingold, G. Christou, D. N. Hendrickson, Inorg. Chem. 1998, 37, 4758;
33. (h) Z Sun, D. Ruiz, N. R. Dilley, M. Soler, J. Ribas, K. Folting, M. B. Maple, G. Christou, D. N. Hendrickson, Chem. Commun. 1999, 1973.
34. V4:S. L. Castro, Z. M. Sun, C. M. Grant, J. C. Bollinger, D. N. Hendrickson, G. Christou, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2365.
35. (a) J. Larionova, M. Gross, M. Pilkington, H. Andres, H. Stoeckli- Evans, H. U. Güdel, S. Decurtins, Angew. Chem. 2000, 112, 1667;
36. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 1605;
37. (b) G. Aromi, M. J. Knapp, J.-P. Claude, J. C. Huffman, D. N. Hendrickson, G. Christou, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5489.
38. A. L. Barra, D. Gatteschi, R. Sessoli, G. L. Abbati, A. Cornia, A. C. Fabretti, M. G. Uytterhoeven, Angew. Chem 1997, 109, 2423;
39. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1997, 36, 2329.
40. A. Caneschi, A. Cornia, A. C. Fabretti, S. Foner, D. Gatteschi, R. Grandi, L. Schenetti, Chem. Eur. J. 1996, 2, 1379.
41. (a) A. Cornia, A. G. M. Jansen, M. Affronte, Phys. Rev. B 1999, 60, 12177;
42. (b) A. Cornia, M. Affronte, A. G. M. Jansen, G. L. Abbati, D. Gatteschi, Angew. Chem 1999, 111, 2409;
43. Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 2264.
44. (a) A. Caneschi, A. Cornia, A. C. Fabretti, D. Gatteschi, Angew. Chem. 1999, 111, 1372;
45. Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 1295;
46. (b) G. L. Abbati, A. Caneschi, A. Cornia, A. C. Fabretti, D. Gatteschi, Inorg. Chim. Acta 2000, 297, 291;
47. (c) G. L. Abbati, A. Cornia, A. C. Fabretti, W. Malavasi, L. Schenetti, A. Caneschi, D. Gatteschi, Inorg. Chem. 1997, 36, 6443;
48. (d) G. L. Abbati, A. Cornia, A. C. Fabretti, A. Caneschi, D. Gatteschi, Inorg. Chem. 1998, 37, 1430.
49. F. Le Gall, F. Fabrizi de Biani, A. Caneschi, P. Cinelli, A. Cornia, A. C. Fabretti, D. Gatteschi, Inorg. Chim. Acta 1997, 262, 123.
50. (a) M. T. Andras, S. A. Duraj, A. F. Hepp, P. E. Fanwick, M. M. Bodnar, J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 786;
51. (b) P. Hodge, B. Piggott, Chem. Commun. 1998, 1933.
52. M. V. Capparelli, P. Hodge, B. Piggott, Chem. Commun. 1997, 937.
53. (a) K. Dymock, G. J. Palenik, A. J. Carty, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1972, 1218;
54. (b) W. Li, M. M. Olmstead, D. Miggins, R. H. Fish, Inorg. Chem. 1996, 35, 51;
55. (c) W. M. Cleaver, A. R. Barron, A. R. McGufey, S. g. bott, polyhedron 1994, 13, 2831;
56. (d) m. b. hossain, M. A. F. Jalal, D. van der Helm, J. Chem. Crystallogr. 1998, 28, 57;
57. (e) D. J. Rose, Y. D. Chang, Q. Chen, P. B. Kettler, J. Zubieta, Inorg. Chem. 1995, 34, 3973;
58. (f) E. Hecht, Z. Anorg. Allg. Chem. 2000, 626, 1642;
59. (g) M. B. Power, W. M. Cleaver, A. W. Apblett, A. R. Barron, J. W. Ziller, Polyhedron 1992, 11, 477.
60. R. R. Rakhimov, A. L. Wilkerson, G. B. Loutts, H. R. Ries, J. Appl. Phys. 1997, 82, 1970.
61. (a) A. Bencini,D. Gatteschi in Transition Metal Chemistry, Vol. 8 (Eds.: G. A. Melson, B. N. Figgis), Marcel Dekker, New York, 1982;
62. (b) B.R. McGarvey, Transition Met. Chem. 1966, 3, 89.
63. O.Waldman, J. Schülein, R. Koch, P. Müller, I. Bernt, R. W. Saalfrank, H. P. Andres, H. U. Güdel, P. Allenspach, Inorg. Chem. 1999, 38, 5879.
64. B. Silver, Irreducible Tensor Methods-An Introduction for Chemists, Academic Press, New York, 1976, p. 2.
65. (a) I. Mirebeau, M. Hennion, H. Casalta, H. Andres, H. U. Güdel, A. V. Irodova, A. Caneschi, Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 628;
66. (b) R. Caciuffo, G. Amoretti, A. Murani, R. Sessoli, A. Caneschi, D. Gatteschi, Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 4744.
67. (a) J. M. Clemente, H. Andres, J. J. Borras-Almenar, E. Coronado, H. U. Güdel, M. Aebersold, G. Kearly, H. Buttner, M. Zolliker, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10021;
68. (b) H. Andres, J. M. Clemente, M. Aebersold, H. U. Güdel, E. Coronado, H. Büttner, G. Kearly, J. Melero, R. Burriel, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10 028;
69. (c) H. Andres, M. Aebersold, H. U. Güdel, J. M. Clemente, E. Coronado, H. Büttner, G. Kearly, M. Zolliker, Chem. Phys. Lett. 1998, 289, 224.
70. A. Bencini, D. Gatteschi, EPR of Exchange Coupled Systems, Springer, Berlin, 1990.
71. W. Wernsdorfer, A. Caneschi, R. Sessoli, D. Gatteschi, A. Cornia, V. Villar, C. Paulsen, Phys. Rev. Lett. 2000, 84, 2965.
72. F. Neese, E. I. Solomon, Inorg. Chem. 1998, 37, 6568.
73. A. Bencini, I. Ciofini, M. G. Uytterhoeven, Inorg. Chim. Acta 1998, 274, 90.
74. L. Sorace, personal communication.
75. (a) G. Ingram, Methods of Organic Elemental Microanalysis, Chapman Hall, London, 1962, p. 274;
76. (b) G. Ingram, Methods of Organic Elemental Microanalysis, Chapman Hall, London, 1962, p. 176.
77. A. I. Vogel, Practical Organic Chemistry, 3rd ed., Longmans, London, 1959, p. 169.
78. SIR97: A New Program for Solving and Refining Crystal Structures, IRMEC-CNR, Bari (Italy), 1997.
79. SHELX-97, University of Göttingen, Göttingen (Germany), 1997.
80. (a) A. K. Hassan, L. A. Pardi, J. Krzystek, A. Sienkiewicz, P. Goy, M. Rohrer, L. C. Brunel, J. Magn. Reson. 2000, 142, 300;
81. (b) A. K. Hassan, A. L. Maniero, H. Van Tol, C. Saylor, L. C. Brunel, Appl. Magn. Res. 1999, 16, 299;
82. (c) G. Annino, M. Cassettari, M. Fittipaldi, I. Longo, M. Martinelli, C. A. Massa, L. A. Pardi, J. Magn. Reson. 2000, 143, 88.
83. (a) C. J. H. Jacobsen, E. Pedersen, J. Villadsen, H.Weihe, Inorg. Chem. 1993, 32, 1216;
84. (b) J. Glerup, H. Weihe, Acta Chem. Scand. 1991, 444.
85. (a) E04FCF, NAG Fortran Library Routine (Mark 17), NAG Ltd, Oxford, 1996;
86. (b) ZHEEV, LAPACK driver routine (version 2.0), University of Tennessee, University of California Berkeley, NAG Ltd., Courant Institute, Argonne National Lab, Rice University, 1994.
87. International Tables for X-ray Crystallography (Ed.: T. Hahn), Reidel, Dordrecht, 1983.
88. D. Collison, A. K. Powell, Inorg. Chem. 1990, 29, 4735.