Theoretical study of exchange coupling in 3d-Gd complexes: Large magnetocaloric effect systems

Journal of the American Chemical Society

Volumn 134, Issue 25, 2012, Pages 10532-10542

  Cremades, Eduard ^a   Gómez Coca, Silvia ^a   Aravena, Daniel ^a   Alvarez, Santiago ^a   Ruiz, Eliseo ^a  

^a UNIVERSITY OF BARCELONA   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

3D TRANSITION; BRIDGING LIGANDS; COUPLING CONSTANTS; DELOCALIZATIONS; DINUCLEAR COMPLEX; ENTROPY CHANGES; EXACT DIAGONALIZATION METHOD; EXCHANGE COUPLING CONSTANTS; EXPERIMENTAL DATA; FERROMAGNETIC COUPLING; FERROMAGNETIC EXCHANGE INTERACTION; MONTE CARLO SIMULATION; NUMERICAL APPROACHES; ORBITALS; POLARIZATION EFFECT; PSEUDOPOTENTIALS; SPIN DENSITIES; SPIN POPULATION; THEORETICAL STUDY;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY; EXCHANGE COUPLING; EXCHANGE INTERACTIONS; FERROMAGNETIC MATERIALS; FERROMAGNETISM; MAGNETOCALORIC EFFECTS; MONTE CARLO METHODS; NUMERICAL METHODS; TRANSITION METALS;

GADOLINIUM;

GADOLINIUM; METAL COMPLEX; TRANSITION ELEMENT;

ACCELERATION; ARTICLE; ATOM; CHEMICAL REACTION; CONTROLLED STUDY; ENTROPY; MAGNETISM; MONTE CARLO METHOD; POLARIZATION; THEORETICAL STUDY;

EID: 84863452332     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja302851n     Document Type: Article

References (82)

1. Gheorghe, R.; Cucos, P.; Andruh, M.; Costes, J. P.; Donnadieu, B.; Shova, S. Chem.-Eur. J. 2006, 12, 187
2. Andruh, M.; Costes, J. P.; Diaz, C.; Gao, S. Inorg. Chem. 2009, 42, 268
3. Sessoli, R.; Powell, A. K. Coord. Chem. Rev. 2009, 253, 2328
4. Tanase, S.; Reedijk, J. Coord. Chem. Rev. 2006, 250, 2501
5. Rinck, J.; Novitchi, G.; Van den Heuvel, W.; Ungur, L.; Lan, Y. H.; Wernsdorfer, W.; Anson, C. E.; Chibotaru, L. F.; Powell, A. K. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 7583
6. Gatteschi, D.; Sessoli, R.; Villain, J. Molecular Nanomagnets; Oxford University Press: Oxford, 2006.
7. Benelli, C.; Gatteschi, D. Chem. Rev. 2002, 102, 2369
8. Cotton, S. Lanthanide and actinide chemistry; John Wiley & Sons: New York, 2006.
9. Gschneider, K. A., Jr.; Peharsky, V. K.; Tsokol, A. O. Rep. Prog. Phys. 2005, 68, 1479
10. Sessoli, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 43
11. Hosoi, A.; Yukawa, Y.; Igarashi, S.; Teat, S. J.; Roubeau, O.; Evangelisti, M.; Cremades, E.; Ruiz, E.; Barrios, L. A.; Aromí, G. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 8264
12. Langley, S. K.; Chilton, N. F.; Moubaraki, B.; Hooper, T.; Brechin, E. K.; Evangelisti, M.; Murray, K. S. Chem. Sci. 2011, 2, 1166
13. Rogez, G.; Donnio, B.; Terazzi, E.; Gallani, J.-L.; Kappler, J.-P.; Bucher, J.-P-; Drillon, M. Adv. Mater. 2009, 21, 4323
14. Zheng, Y. Z.; Evangelisti, M.; Winpenny, R. E. P. Chem. Sci. 2011, 2, 99
15. Borta, A.; Jeanneau, E.; Chumakov, Y.; Luneau, D.; Ungur, L.; Chibotaru, L. F.; Wernsdorfer, W. New J. Chem. 2011, 35, 1270
16. Sorace, L.; Benelli, C.; Gatteschi, D. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3092
17. Georgopoulou, A. N.; Adam, R.; Raptopoulou, C. P.; Psycharis, V.; Ballesteros, R.; Abarca, B.; Boudalis, A. K. Dalton Trans. 2010, 39, 5020
18. Ferbinteanu, M.; Cimpoesu, F.; Girtu, M. A.; Enachecu, C; Tanase, S. Inorg. Chem. 2012, 51, 40
19. Paulovic, J.; Cimpoesu, F.; Ferbinteanu, M.; Hirao, K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3321
20. Yan, F.; Chen, Z. D. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 6295
21. Cirera, J.; Ruiz, E. C. R. Chimie 2008, 11, 1227
22. Rajaraman, G.; Totti, F.; Bencini, A.; Caneschi, A.; Sessoli, R.; Gatteschi, D. Dalton Trans. 2009, 3153
23. Kumar Singh, S.; Kumar Tibrewal, N.; Rajaraman, G. Dalton Trans. 2011, 40, 10897
24. Ruiz, E.; Rodríguez-Fortea, A.; Tercero, J.; Cauchy, T.; Massobrio, C. J. Chem. Phys. 2005, 123, 074102
25. Ruiz, E.; Cauchy, T.; Cano, J.; Costa, R.; Tercero, J.; Alvarez, S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7420
26. Soler, J. M.; Artacho, E.; Gale, J. D.; García, A.; Junquera, J.; Ordejón, P.; Sánchez-Portal, D. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 2745
27. Artacho, E.; Sánchez-Portal, D.; Ordejón, P.; García, A.; Soler, J. M. Phys. Stat. Sol. A 1999, 215, 809
28. Artacho, E.; Anglada, E.; Diéguez, O.; Gale, J. D.; García, A.; Junquera, J.; Martin, R. M.; Ordejón, P.; Pruneda, J. M.; Sánchez-Portal, D.; Soler, J. M. J. Phys.: Condes. Matter 2008, 20, 064208
29. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865
30. Kleinman, L.; Bylander, D. M. Phys. Rev. Lett. 1982, 48, 1425
31. Troullier, N.; Martins, J. L. Phys. Rev. B 1991, 43, 1993
32. Pollet, R.; Marx, D. J. Chem. Phys. 2007, 126, 181102
33. Douglas, M.; Kroll, N. M. Ann. Phys. 1974, 82, 89
34. Schäfer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829
35. Nakajima, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2002, 116, 8270
36. Andruh, M.; Ramade, I.; Codjovi, E.; Guillou, O.; Kahn, O.; Trombe, J. C. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 1822
37. Ramade, I.; Kahn, O.; Jeannin, Y.; Robert, F. Inorg. Chem. 1997, 36, 930
38. Benelli, C.; Caneschi, A.; Gatteschi, D.; Guillou, O.; Pardi, L. Inorg. Chem. 1990, 29, 1750
39. Benelli, C.; Caneschi, A.; Gatteschi, D.; Sessoli, R. J. Appl. Phys. 1993, 73, 5333
40. Costes, J.-P.; Clemente-Juan, J. M.; Dahan, F.; Dumestre, F.; Tuchagues, J.-P. Inorg. Chem. 2002, 41, 2886
41. Costes, J. P.; Dahan, F.; Dupuis, A.; Laurent, J. P. Inorg. Chem. 1997, 36, 4284
42. Wang, J.-H.; Yan, P.-F.; Li, G.-M.; Zhang, J.-W.; Chen, P.; Suda, M.; Einaga, Y. Inorg. Chim. Acta 2010, 363, 3706
43. Yamaguchi, T.; Sunatsuki, Y.; Kojima, M.; Akashi, H.; Tsuchimoto, M.; Re, N.; Osa, S.; Matsumoto, N. Chem. Commun. 2004, 1048
44. Chen, Q.-Y.; Luo, Q.-H.; Zheng, L.-M.; Wang, Z.-L.; Chen, J.-T. Inorg. Chem. 2002, 41, 605
45. Costes, J.-P.; Dahan, F.; García-Tojal, J. Chem.-Eur. J. 2002, 8, 5430
46. Costes, J.-P.; Dahan, F.; Donnadieu, B.; Garcia-Tojal, J.; Laurent, J.-P. Eur. J. Inorg. Chem. 2001, 363
47. Costes, J.-P.; Dahan, F.; Dupuis, A. Inorg. Chem. 2000, 39, 165
48. Reed, A. E.; Curtiss, L. A.; Weinhold, F. Chem. Rev. 1988, 88, 899
49. Weinhold, F.; Landis, C. R. Valency and Bonding, A Natural Bond Orbital Donor-Acceptor Perspective; Cambridge University Press: Cambridge, 2005.
50. Cano, J.; Ruiz, E.; Alvarez, S.; Verdaguer, M. Comments Inorg. Chem. 1998, 20, 27
51. Ruiz, E.; Cirera, J.; Alvarez, S. Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 2649
52. Costes, J.-P.; García-Tojal, J.; Tuchagues, J.-P.; Vendier, L. Eur. J. Inorg. Chem. 2009, 3801
53. Benelli, C.; Murrie, M.; Parsons, S.; Winpenny, R. E. P. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1999, 4125
54. Akhtar, M. N.; Mereacre, V.; Novitchi, G.; Tuchagues, J.-P.; Anson, C. E.; Powell, A. K. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 7278
55. Ako, A. M.; Mereacre, V.; Clerac, R.; Hewitt, I. J.; Lan, Y.; Anson, C. E.; Powell, A. K. Dalton Trans. 2007, 5245
56. Borras-Almenar, J. J.; Clemente-Juan, J. M.; Coronado, E.; Tsukerblat, B. S. J. Comput. Chem. 2001, 22, 985
57. Bencini, A.; Benelli, C.; Caneschi, A.; Carlin, R. L.; Dei, A.; Gatteschi, D. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 8128
58. Shiga, T.; Ohba, M.; Okawa, H. Inorg. Chem. 2004, 43, 4435
59. Bencini, A.; Benelli, C.; Caneschi, A.; Dei, A.; Gatteschi, D. Inorg. Chem. 1986, 25, 572
60. Costes, J.-P.; Donnadieu, B.; Gheorghe, R.; Novitchi, G.; Tuchagues, J.-P.; Vendier, L. Eur. J. Inorg. Chem. 2008, 5235
61. Akine, S.; Matsumoto, T.; Taniguchi, T.; Nabeshima, T. Inorg. Chem. 2005, 44, 3270
62. Novitchi, G.; Shova, S.; Caneschi, A.; Costes, J.-P.; Gdaniec, M.; Stanica, N. Dalton Trans. 2004, 1194
63. Shiga, T.; Ito, N.; Hidaka, A.; Okawa, H.; Kitagawa, S.; Ohba, M. Inorg. Chem. 2007, 46, 3492
64. Costes, J.-P.; Yamaguchi, T.; Kojima, M.; Vendier, L. Inorg. Chem. 2009, 48, 5555
65. Chandrasekhar, V.; Pandian, B. M.; Boomishankar, R.; Steiner, A.; Vittal, J. J.; Houri, A.; Clérac, R. Inorg. Chem. 2008, 47, 4918
66. Evangelisti, M.; Candini, A.; Ghirri, A.; Affronte, M.; Brechin, E. K.; Mcinnes, E. J. L. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 072504
67. Manoli, M.; Johnstone, R. D. L.; Parsons, S.; Murrie, M.; Affronte, M.; Evangelisti, M.; Brechin, E. K. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 4456
68. Manoli, M.; Collins, A.; Parsons, S.; A. Candini, A.; Evangelisti, M.; Brechin, E. K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11129
69. Birk, T.; Pedersen, K. S.; Thuesen, C. A.; Weyhermüller, T.; Schau-Magnussen, M.; Poligkos, S.; Weihe, H.; Mossin, S.; Evangelisti, M.; Bendix, J. Inorg. Chem. 2012, 51, 5435
70. Karotsis, G.; Evangelisti, M.; Dalgarno, S. J.; Brechin, E. K. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 9928
71. Zheng, Y.-Z.; Moreno Pineda, E.; Helliwell, M.; Winpenny, R. E. P. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 4161
72. Zheng, Y.-Z.; Evangelisti, M.; Tuna, F.; Winpenny, R. E. P. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1057
73. Zheng, Y.-Z.; Evangelisti, M.; Winpenny, R. E. P. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 3692
74. Peng, J.-N.; Zhang, Q.-Q.; Kong, X.-L.; Long, L.-S.; Huang, R.-B.; Zheng, L.-S.; Zheng, Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 10649
75. Dinca, A. S.; Ghirri, A.; Madalan, A. M.; Affronte, M.; Andruh, M. Inorg. Chem. 2012, 51, 3935
76. Evangelisti, M.; Roubeau, O.; Palacios, E.; Camón, A.; Hooper, T. N.; Brechin, E. K.; Alonso, J. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 6606
77. Sedláková, L.; Hankoa, J.; Orendáčová, A.; Orendáč, M.; Zhou, C.-L.; Zhu, W.-H.; Wang, B.-W.; Wang, Z.-M.; Gao, S. J. Alloys Compd. 2009, 487, 425
78. Sharples, J. W.; Zheng, Y.-Z.; Tuna, F.; McInnes, E. J. L.; Collison, D. Chem. Commun. 2011, 47, 7650
79. Guo, F.-S.; Leng, J.-D.; Liu, J.-J.; Meng, Z.-S.; Tong, M.-L. Inorg. Chem. 2012, 51, 405
80. Albuquerque, A. F.; Alet, F.; Corboz, P.; Dayal, P.; Feiguin, A.; Fuchs, S.; Gamper, L.; Gull, E.; Guertler, S.; Honecker, A.; Igarashi, R.; Koerner, M.; Kozhevnikov, A.; Laeuchli, A.; Manmana, S. R.; Matsumoto, M.; McCulloch, I. P.; Michel, F.; Noack, R. M.; Pawlowski, G.; Pollet, L.; Pruschke, T.; Schollwoeck, U.; Todo, S.; Trebst, S.; Troyer, M.; Werner, P.; Wessel, S. J. Magn. Magn. Mater. 2007, 310, 1187
81. Bauer, B.; Carr, L. D.; Evertz, H. G.; Feiguin, A.; Freire, J.; Fuchs, S.; Gamper, L.; Gukelberger, J.; Gull, E.; Guertler, S.; Hehn, A.; Igarashi, R.; Isakov, S. V.; Koop, D.; Ma, P. N.; Mates, P.; Matsuo, H.; Parcollet, O.; Pawłowski, G.; Picon, J. D.; Pollet, L.; Santos, E.; Scarola, V. W.; Schollwöck, U.; Silva, C.; Surer, B.; Todo, S.; Trebst, S.; Troyer, M.; Wall, M. L.; Werner, P.; Wessel, S. J. Stat. Mech.-Theory Exp. 2011, 2011, P05001
82. Sandvik, A. W. Phys Rev. B 1999, 59, 14157