High-spin Mn4 and Mn10 molecules: Large spin changes with structure in mixed-valence MnII4MnIII 6 clusters with azide and alkoxide-based ligands

Inorganic Chemistry

Volumn 47, Issue 11, 2008, Pages 5006-5021

  Stamatatos, Theocharis C ^a   Poole, Katye M ^c   Abboud, Khalil A ^a   Wernsdorfer, Wolfgang ^b   O'Brien, Ted A ^c   Christou, George ^a  

^a University of Florida ^*  (United States)

^b LABORATOIRE DE CRISTALLOGRAPHIE   (France)

^c INDIANA UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 46749113924     PISSN: 00201669     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic800268z     Document Type: Article

References (122)

1. (a) Ferreira, K. N.; Iverson, T. M.; Maghlaoui, K.; Barber, J.; Iwata, S. Science 2004, 303, 1831.
2. (b) Carrell, T. G.; Tyryshkin, A. M.; Dismukes, G. C. J. Biol. Inorg. Chem. 2002, 7, 2.
3. (c) Cinco, R. M.; Rompel, A.; Visser, H.; Aromi, G.; Christou, G.; Sauer, K.; Klein, M. P.; Yachandra, V. K. Inorg. Chem. 1999, 38, 5988.
4. (d) Yachandra, V. K.; Sauer, K.; Klein, M. P. Chem. Rev. 1996, 96, 2927.
5. (a) Law, N. A.; Caudle, M. T.; Pecoraro, V. L. In Advances in Inorganic Chemistry; Sykes, A. G.; Ed.; Academic Press: London, 1998; Vol. 46, p 305.
6. (b) Yocum, C. F.; Pecoraro, V. L. Curr. Opin. Chem. Biol. 1999, 3, 182.
7. For some representative references, see :(a) Christou, G.; Gatteschi, D.; Hendrickson, D. N.; Sessoli, R. MRS Bull. 2000, 25, 66.
8. (b) Sessoli, R.; Tsai, H.-L.; Schake, A. R.; Wang, S.; Vincent, J. B.; Folting, K.; Gatteschi, D.; Christou, G.; Hendrickson, D. N. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 1804.
9. (a) Bircher, R.; Chaboussant, G.; Dobe, D.; Güdel, H. U.; Oshsenbein, S. T.; Sieber, A.; Waldmann, O. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 209.
10. (b) Gatteschi, D.; Sessoli, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 268.
11. (c) Aubin, S. M. J.; Gilley, N. R.; Pardi, L.; Krzystek, J.; Wemple, M. W.; Brunel, L.- C.; Maple, M. B.; Christou, G.; Hendrickson, D. N. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4991.
12. (d) Oshio, H.; Nakano, M. Chem.-Eur. J. 2005, 11, 5178.
13. (a) Friedman, J. R.; Sarachik, M. P. Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 3830.
14. (b) Thomas, L.; Lionti, L.; Ballou, R.; Gatteschi, D.; Sessoli, R.; Barbara, B. Nature 1996, 383, 145.
15. (a) Wernsdorfer, W.; Sessoli, R. Science 2000, 2417.
16. (b) Wernsdorfer, W.; Soler, M.; Christou, G.; Hendrickson, D. N. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 037203 (1-4).
17. (c) Wernsdorfer, W.; Chakov, N. E.; Christou, G. Phys. Rev. Lett. 2005, 95-4)
18. Wang, W.- G.; Zhou, A.- J.; Zhang, W.- X.; Tong, M.- L.; Chen, X.-M.; Nakano, M.; Beedle, C. C.; Hendrickson, D. N. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1014.
19. Murugesu, M.; Habrych, M.; Wernsdorfer, W.; Abboud, K. A.; Christou, G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4766.
20. Stamatatos, Th. C.; Abboud, K. A.; Wernsdorfer, W.; Christou, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 884.
21. Ako, A. M.; Hewitt, I. J.; Mereacre, V.; Clerac, R.; Wernsdorfer, W.; Anson, C. E.; Powell, A. K. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 4926.
22. Christou, G. Polyhedron 2005, 24, 2065; and references therein.
23. (a) Boudalis, A. K.; Donnadieu, B.; Nastopoulos, V.; Clemente-Juan, J. M.; Mari, A.; Sanakis, Y.; Tuchagues, J.- P.; Perlepes, S. P. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 2266.
24. (b) Papaefstathiou, G. S.; Perlepes, S. P.; Escuer, A.; Vicente, R.; Font-Bardia, M.; Solans, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 884.
25. (c) Papaefstathiou, G. S.; Escuer, A.; Vicente, R.; Font-Bardia, M.; Solans, X.; Perlepes, S. P. Chem. Commun. 2001, 2414.
26. (a) Zhao, H.; Shatruk, M.; Prosvirin, A. V.; Dunbar, K. R. Chem.-Eur. J. 2007, 13, 6573.
27. (b) Schelter, E. J.; Karadas, F.; Avendano, C.; Prosvirin, A. V.; Wernsdorfer, W.; Dunbar, K. R. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8139.
28. (c) Aromi, G.; Brechin, E. K. Struct. Bonding (Berlin) 2006, 122, 1; and references therein.
29. (a) Harris, T. D.; Long, J. R. Chem. Commun. 2007, 1360.
30. (b) Wang, S.; Zuo, J.- L.; Zhou, H.- C.; Choi, H. J.; He, Y.; Long, J. R.; You, X,- Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 5940.
31. (c) Wang, C.-F.; Zuo, J.-L.; Bartlett, B. M.; Song, Y.; Long, J. R.; You, X.-Z. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7162.
32. (a) Stamatatos, Th. C.; Abboud, K. A.; Wernsdorfer, W.; Christou, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 4134.
33. (b) Stamatatos, Th. C.; Abboud, K. A.; Wernsdorfer, W.; Christou, G. Polyhedron 2007, 26, 2042.
34. (a) Scott, R. T. W.; Milios, C. J.; Vinslava, A.; Lifford, D.; Parsons, S.; Wernsdorfer, W.; Christou, G.; Brechin, E. K. Dalton Trans. 2006, 3161.
35. (b) Scott, R. T. W.; Parsons, S.; Murugesu, M.; Wernsdorfer, W.; Christou, G.; Brechin, E. K. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 6540.
36. Kahn, O. Molecular Magnetism; VCH Publishers: New York, 1993.
37. (a) Escuer, A.; Aromi, G. Eur. J. Inorg. Chem. 2006, 4721; and references therein.
38. (b) Ruiz, E.; Cano, J.; Alvarez, S.; Alemany, P. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 11122.
39. For a representative review, see Ribas, J.; Escuer, A.; Monfort, M.; Vicente, R.; Cortes, R.; Lezama, L.; Rojo, T. Coord. Chem. Rev. 1999, 193-195, 1027; and references therein.
40. (a) Harden, N. C.; Bolcar, M. A.; Wernsdorfer, W.; Abboud, K. A.; Streib, W. E.; Christou, G. Inorg. Chem. 2003, 42, 7067.
41. (b) Yang, E.- C.; Harden, N.; Wernsdorfer, W.; Zakharov, L.; Brechin, E. K.; Rheingold, A. L.; Christou, G.; Hendrickson, D. N. Polyhedron 2003, 22, 1857.
42. (c) Boskovic, C.; Brechin, E. K.; Streib, W. E.; Folting, K.; Bollinger, J. C.; Hendrickson, D. N.; Christou, G. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3725.
43. (d) Leeren, L.; Roubeau, O.; Coulon, C.; Li, Y.- G.; Goff, X. F. L.; Wernsdorfer, W.; Miyasaka, H.; Clerac, R. J. Am.Chem. Soc. 2005, 127, 17353.
44. (e) Leeren, L.; Wernsdorfer, W.; Li, Y.- G.; Roubeau, O.; Miyasaka, H.; Clerac, R. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11311.
45. (a) Boskovic, C.; Wernsdorfer, W.; Folting, K.; Huffman, J. C.; Hendrickson, D. N.; Christou, G. Inorg. Chem. 2002, 41, 5107.
46. (b) Brechin, E. K.; Yoo, J.; Huffman, J. C.; Hendrickson, D. N.; Christou, G. Chem. Commun. 1999, 783.
47. (c) Murugesu, M.; Wernsdorfer, W.; Abboud, K. A.; Christou, G. Polyhedron 2005, 24, 2894.
48. (d) Miyasaka, H.; Nakata, K.; Leeren, L.; Coulon, C.; Nakazawa, Y.; Fujisaki, T.; Sugiura, K.; Yamashita, M.; Clerac, R. J. Am.Chem. Soc. 2006, 128, 3770.
49. (e) Murugesu, M.; Mishra, A.; Wernsdorfer, W.; Abboud, K. A.; Christou, G. Polyhedron 2006, 25, 613.
50. For a representative review, see Brechin, E. K. Chem. Commun. 2005, 5141; and references therein.
51. (a) Murugesu, M.; Wernsdorfer, W.; Abboud, K. A.; Christou, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 892; and references therein.
52. (b) Stamatatos, Th. C.; Abboud, K. A.; O'Brien, T. A.; Wernsdorfer, W.; Christou, G., unpublished results.
53. (a) Foguet-Albiol, D.; O'Brien, T. A.; Wernsdorfer, W.; Moulton, B.; Zaworotko, M. J.; Abboud, K. A.; Christou, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 897.
54. (b) Saalfrank, R. W.; Nakajima, T.; Mooren, N.; Scheurer, A.; Maid, H.; Hampel, F.; Trieflinger, C.; Daub, J. Eur. J. Inorg. Chem. 2005, 1149.
55. (a) Yoo, J.; Brechin, E. K.; Yamaguchi, A.; Nakano, M.; Huffman, J. C.; Maniero, A. L.; Brunel, L.- C.; Awaga, K.; Ishimoto, H.; Christou, G.; Hendrickson, D. N. Inorg. Chem. 2000, 39, 3615.
56. (b) Yang, E.- C.; Hendrickson, D. N.; Wernsdorfer, W.; Nakano, M.; Zakharov, L. N.; Sommer, R. D.; Rheingold, A. L.; Ledezma-Gairraud, M.; Christou, G. J. Appl. Phys. 2002, 91, 7382.
57. SHELXTL6; Bruker-AXS,: Madison, WI, 2000.
58. Van der Sluis, P.; Spek, A. L. Acta Crystallogr., Sect. A: Found. Crystallogr. 1990, A46, 194.
59. Davidson, E. R. MAGNET; Indiana University: Bloomington, IN, 1999.
60. Wernsdorfer, W. Adv. Chem. Phys. 2001, 118, 99.
61. O'Brien, T. A.; Davidson, E. R. Int. J. Quantum Chem. 2003, 92, 294.
62. (a) Zerner, M. C.; Loew, G. H.; Kirchner, R. F.; Muellerwesterhoff, U. T. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 589.
63. (b) Ridley, J. E.; Zerner, M. C. Theor. Chim. Acta 1973, 32, 111.
64. (c) Kotzian, M.; Rosch, N.; Zerner, M. C. Theor. Chim. Acta 1992, 81, 201.
65. (d) Culberson, J. C.; Knappe, P.; Rosch, N.; Zerner, M. C. Theor. Chim. Acta 1987, 71, 21.
66. (e) Cory, M. G.; Kostlmeier, S.; Kotzian, M.; Rosch, N.; Zerner, M. C. J. Chem. Phys. 1994, 100, 1353.
67. (f) Bacon, A. D.; Zerner, M. C. Theor. Chim. Acta 1979, 53, 21.
68. (g) Anderson, W. P.; Cundari, T. R.; Zerner, M. C. Int. J. Quantum Chem. 1991, 39, 31.
69. (h) Anderson, W. P.; Cundari, T. R.; Drago, R. S.; Zerner, M. C. Inorg. Chem. 1990, 29, 1.
70. (a) Davidson, E. R.; Clark, A. E. Mol. Phys. 2002, 100, 373.
71. (b) Clark, A. E.; Davidson, E. R. J. Chem. Phys. 2001, 115, 7382.
72. Davidson, E. R.; Clark, A. E. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 7456.
73. (a) Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
74. (b) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
75. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb. M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin. K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratman, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomell, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian03, Revision B.05; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.
76. Schaefer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829.
77. Schaefer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571.
78. (a) Cano, J.; Alemany, P.; Alvarez, S.; Verdaguer, M.; Ruiz, E. Chem-Eur. J. 1998, 4, 476.
79. (b) Ruiz, E.; Cano, J.; Alvarez, S.; Alemany, P. J. Comput. Chem. 1999, 20, 1391.
80. (c) Ruiz, E.; Rodriguez-Fortea, A.; Cano, J.; Alvarez, S. J. Comput. Chem. 2003, 24, 982.
81. (d) Carrasco, R.; Cano, J.; Mallah, T.; Jones, L. F.; Collison, D.; Brechin, E. K. Inorg. Chem. 2004, 43, 5410.
82. Davidson, E. R. J. Comput. Phys. 1975, 17, 87.
83. Brechin, E. K.; Sanudo, E. C.; Wernsdorfer, W.; Boskovic, C.; Yoo, J.; Hendrickson, D. N.; Yamaguchi, A.; Ishimoto, H.; Concolino, T. E.; Rheingold, A. L.; Christou, G. Inorg. Chem. 2005, 44, 502.
84. Rajaraman, G.; Murugesu, M.; Sanudo, E. C.; Soler, M.; Wernsdorfer, W.; Helliwell, M.; Muryn, C.; Raftery, J.; Teat, S. J.; Christou, G.; Brechin, E. K. J. Am.Chem. Soc. 2004, 126, 15445.
85. (a) Stamatatos, Th. C.; Luisi, B. S.; Moulton, B.; Christou, G. Inorg. Chem. 2008, 47, 1134.
86. (b) Stamatatos, Tn. C.; Abboud, K. A.; Wernsdorfer, W.; Christou, G., to be submitted.
87. Brockman, J. T.; Stamatatos, Th. C.; Wernsdorfer, W.; Abboud, K. A.; Christou, G. Inorg. Chem. 2007, 46, 9160.
88. (a) Halcrow, M. A.; Huffman, J. C.; Sun, S.- J.; Christou, G. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1995, 34, 889.
89. (b) Halcrow, M. A.; Sun, S.- J.; Huffman, J. C.; Christou, G. Inorg. Chem. 1995, 34, 4167.
90. (a) Brown, I. D.; Altermatt, D. Acta Crystallogr. 1985, B41, 244.
91. (b) Liu, W.; Thorp, H. H. Inorg. Chem. 1993, 32, 4102.
92. Chakov, N. E.; Lee, S.-C.; Harter, A. G.; Kuhns, P. L.; Reyes, A. P.; Hill, S. O.; Dalai, N. S.; Wernsdorfer, W.; Abboud, K. A.; Christou, G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6975.
93. Wemple, M. W.; Adams, D. M.; Hagen, K. S.; Folting, K.; Hendrickson, D. N.; Christou, G. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1995, 1591.
94. Canada-Vilalta, C.; Pink, M.; Christou, G. Dalton Trans. 2003, 1121.
95. Papatriantafyllopoulou, C.; Raptopoulou, C. P.; Escuer, A.; Milios, C. J. Inorg. Chim. Acta 2007, 360, 61.
96. Goldberg, D. P.; Caneschi, A.; Lippard, S. J. J. Am.Chem. Soc. 1993, 115, 9299.
97. Manoli, M.; Johnstone, R. D. L.; Parsons, S.; Murrie, M.; Affronte, M.; Evangelisti, M.; Brechin, E. K. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 4456.
98. Cavaluzzo, M.; Chen, Q.; Zubieta, J. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1993, 131.
99. Moushi, E.; Lampropoulos, C.; Wernsdorfer, W.; Nastopoulos, V.; Christou, G.; Tasiopoulos, A. J. Inorg. Chem. 2007, 46, 3795.
100. John, R. P.; Lee, K.; Kim, B. J.; Sun, B. J.; Rhee, H.; Lah, M. S. Inorg. Chem. 2005, 44, 7109.
101. Liu, S.- X.; Lin, S.; Lin, B.- Z.; Lin, C.- C.; Huang, J.- Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 1084.
102. Eppley, H. J.; Aubin, S. M. J.; Streib, W. E.; Bollinger, J. C.; Hendrickson, D. N.; Christou, G. Inorg. Chem. 1997, 36, 109.
103. Jones, L. F.; Rajaraman, G.; Brockman, J.; Murugescu, M.; Sanudo, E. C.; Raftery, J.; Teat, S. J.; Wernsdorfer, W.; Christou, G.; Brechin, E. K.; Collison, D. Chem.-Eur. J. 2004, 10, 5180.
104. Hagen, K.; Armstrong, W. H. J. Am.Chem. Soc. 1989, 111, 774.
105. (a) Wittick, L. M.; Murray, K. S.; Moubaraki, B.; Batten, S. R.; Spiccia, L.; Berry, K. J. Dalton Trans. 2004, 1003.
106. (b) Yoo, J.; Yamaguchi, A.; Nakano, M.; Krzystek, J.; Streib, W. E.; Brunel, L.- C.; Ishimoto, H.; Christou, G.; Hendrickson, D. N. Inorg. Chem. 2001, 40, 4604.
107. (c) Leeren, L.; Li, Y.- G.; Wernsdorfer, W.; Roubeau, O.; Miyasaka, H.; Clerac, R. Inorg. Chem. Commun. 2005, 8, 626.
108. Kambe, K. J. Phys. Soc. Jpn. 1950, 5, 48.
109. (a) Tsai, H.- L.; Wang, S.; Folting, K.; Streib, W. E.; Hendrickson, D. N.; Christou, G. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 301.
110. (b) King, P.; Wernsdorfer, W.; Abboud, K. A.; Christou, G. Inorg. Chem. 2005, 44, 8659.
111. (c) Aromi, G.; Knapp, M. J.; Claude, J.- P.; Huffman, J. C.; Hendrickson, D. N.; Christou, G. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5489.
112. For some representative references, see:(a) Soler, M.; Wernsdorfer, W.; Folting, K.; Pink, M.; Christou, G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2156.
113. (b) Sanudo, E. C.; Wernsdorfer, W.; Abboud, K. A.; Christou, G. Inorg. Chem. 2004, 43, 4137.
114. (c) Tasiopoulos, A. J.; Wernsdorfer, W.; Abboud, K. A.; Christou, G. Inorg. Chem. 2005, 44, 6324.
115. (d) Murugesu, M.; Raftery, J.; Wernsdorfer, W.; Christou, G.; Brechin, E. K. Inorg. Chem. 2004, 43, 4203.
116. Low, D. M.; Jones, L. F.; Bell, A.; Brechin, E. K.; Mallah, T.; Riviere, E.; Teat, S. J.; McInnes, E. J. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 3781.
117. Intermolecular interactions and phonon bottlenecks can also give such signals; for representative references, see:(a) Chakov, N. E.; Wernsdorfer, W.; Abboud, K. A.; Christou, G. Inorg. Chem. 2004, 43, 5919.
118. (b) Mishra, A.; Tasiopoulos, A. J.; Wernsdorfer, W.; Abboud, K. A.; Christou, G. Inorg. Chem. 2007, 46, 3105.
119. Stamatatos, Th. C.; Christou, G. Phil. Trans. R. Soc. A 2008, 366, 113; and references therein.
120. (a) Stamatatos, Th. C.; Christou, A. G.; Jones, C. M.; O'Callaghan, B. J.; Abboud, K. A.; O'Brien, T. A.; Christou, G. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9840.
121. (b) Cañada-Vilalta, C.; O'Brien, T. A.; Brechin, E. K.; Pink, M.; Davidson, E. R.; Christou, G. Inorg. Chem. 2004, 43, 5505.
122. Hyperchem-Release 5.1 Pro for Windows; Hypercube, Inc.: Gainesville, FL, 1997.