Single-ion magnetic anisotropy and isotropic magnetic couplings in the metal-organic framework Fe2(dobdc)

Inorganic Chemistry

Volumn 52, Issue 16, 2013, Pages 9379-9389

  Maurice, Rémi ^a   Verma, Pragya ^a   Zadrozny, Joseph M ^b   Luo, Sijie ^a   Borycz, Joshua ^a   Long, Jeffrey R ^b   Truhlar, Donald G ^a   Gagliardi, Laura ^a  

^a University of Minnesota   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

FERROUS ION; ION; PHTHALIC ACID DERIVATIVE;

ANISOTROPY; ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; MAGNETIC FIELD; SYNTHESIS; TEMPERATURE;

ANISOTROPY; FERROUS COMPOUNDS; IONS; MAGNETIC FIELDS; MODELS, MOLECULAR; PHTHALIC ACIDS; TEMPERATURE;

EID: 84882729451     PISSN: 00201669     EISSN: 1520510X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic400953e     Document Type: Article

References (98)

1. Leclerc, H.; Vimont, A.; Lavalley, J.-C.; Daturi, M.; Wiersum, A. D.; Llwellyn, P. L.; Horcajada, P.; Férey, G.; Serre, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 11748-11756
2. Bloch, E. D.; Queen, W. L.; Krishna, R.; Zadrozny, J. M.; Brown, C. M.; Long, J. R. Science 2012, 335, 1606-1610
3. Bae, Y.-S.; Lee, C. Y.; Kim, K. C.; Farha, O. K.; Nickias, P.; Hupp, J. T.; Nguyen, S. T.; Snurr, R. Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 1857-1860
4. Sumida, K.; Rogow, D. L.; Mason, J. A.; McDonald, T. M.; Bloch, E. D.; Herm, Z. R.; Bae, T.-H.; Long, J. R. Chem. Rev. 2012, 112, 724-781
5. Li, J.-R.; Sculley, J.; Zhou, H.-C. Chem. Rev. 2012, 112, 869-932
6. Wu, H.; Gong, Q.; Olson, D. H.; Li, J. Chem. Rev. 2012, 112, 836-868
7. Lee, J.; Farha, O. K.; Roberts, J.; Scheidt, K. A.; Nguyen, S. T.; Hupp, J. T. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1450-1459
8. Ma, L.; Abney, C.; Lin, W. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1248-1256
9. Kurmoo, M. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1353-1379
10. Roques, N.; Mugnaini, V.; Veciana, J. Top. Curr. Chem. 2009, 293, 207-258
11. Dechambenoit, P.; Long, J. R. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3249-3265
12. Bartolomé, E.; Javier Alonso, P.; Arauzo, A.; Luzón, J.; Bartolomé, J.; Racles, C.; Turta, C. Dalton Trans. 2012, 41, 10382-10389
13. Senchyk, G. A.; Lysenko, A. B.; Rusanov, E. B.; Chernega, A. N.; Jezierska, J.; Domasevitch, K. V.; Ozarowski, A. Eur. J. Inorg. Chem. 2012, 5802-5813
14. He, Y.; Krishna, R.; Chen, B. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9107-9120
15. Geier, S. J.; Mason, J. A.; Bloch, E. D.; Queen, W. L.; Hudson, M. R.; Brown, C. M.; Long, J. R. Chem. Sci. 2013, 4, 2054-2061
16. Bloch, E. D.; Murray, L. J.; Queen, W. L.; Chavan, S.; Maximoff, S. N.; Bigi, J. P.; Krishna, R.; Peterson, V. K.; Grandjean, F.; Long, G. J.; Smit, B.; Bordiga, S.; Brown, C. M.; Long, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14814-14822
17. McWeeny, R. J. Chem. Phys. 1963, 42, 1717-1725
18. Carrington, A.; McLachlan, A. D. Introduction to magnetic resonance with applications to chemistry and chemical physics; Harper and Row: New York, 1967.
19. Freedman, D. E.; Harman, W. H.; Harris, T. D.; Long, G. J.; Chang, C. J.; Long, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1224-1225
20. Harman, W. H.; Harris, T. D.; Freedman, D. E.; Fong, H.; Chang, A.; Rinehart, J. D.; Ozarowski, A.; Sougrati, M. T.; Grandjean, F.; Long, G. J.; Long, J. R.; Chang, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 18115-18126
21. Venkatakrishnan, T. S.; Shaon, S.; Bréfuel, N.; Duhayon, C.; Paulsen, C.; Barra, A.-L.; Ramasesha, S.; Sutter, J.-P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6047-6056
22. Zadrozny, J. M.; Atanasov, M.; Bryan, A. M.; Lin, C.-Y.; Rekken, B. K.; Power, P. P.; Neese, F.; Long, J. R. Chem. Sci. 2013, 4, 125-138
23. Atanasov, M.; Zadrozny, J. M.; Long, J. R.; Neese, F. Chem. Sci. 2013, 4, 139-156
24. Pradipto, A.-M.; Maurice, R.; Guihéry, N.; de Graaf, C.; Broer, R. Phys. Rev. B 2012, 85, 014409
25. Maurice, R.; Pradipto, A.-M.; de Graaf, C.; Broer, R. Phys. Rev. B 2012, 86, 024411
26. Canepa, P.; Chabal, Y. J.; Thonhauser, T. Phys. Rev. B 2013, 87, 094407
27. Pederson, M. R.; Khanna, S. N. Phys. Rev. B 1999, 60, 9566-9572
28. Aquino, F.; Rodriguez, J. H. J. Chem. Phys. 2005, 123, 204902
29. Neese, F. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10213-10222
30. Neese, F. J. Chem. Phys. 2007, 127, 164112
31. Schmitt, S.; Jost, P.; van Wüllen, C. J. Chem. Phys. 2011, 134, 194113
32. Ganyushin, D.; Neese, F. J. Chem. Phys. 2006, 125, 024103
33. de Graaf, C.; Sousa, C. Int. J. Quantum Chem. 2006, 106, 2470-2478
34. Maurice, R.; Bastardis, R.; de Graaf, C.; Suaud, N.; Mallah, T.; Guihéry, N. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2977-2984
35. Sugisaki, K.; Toyota, K.; Sato, K.; Shiomi, D.; Kitagawa, M.; Takui, T. Chem. Phys. Lett. 2009, 477, 369-373
36. Chibotaru, L. F.; Ungur, L. J. Chem. Phys. 2012, 137, 064112
37. Vancoillie, S.; Pierloot, K. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 4011-4019
38. Chibotaru, L.; Ungur, L.; Aronica, C.; Elmoll, H.; Pilet, G.; Luneau, D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12445-12455
39. Chibotaru, L.; Ungur, L.; Soncini, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 4126-4129
40. Maurice, R.; Vendier, L.; Costes, J.-P. Inorg. Chem. 2011, 50, 11075-11081
41. Telser, J.; Ozarowski, A.; Krystek, J. Electron Paramagn. Reson. 2013, 209-263
42. Costes, J.-P.; Maurice, R.; Vendier, L. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 4031-4040
43. Ruamps, R.; Batchelor, L. J.; Maurice, R.; Gogoi, N.; Jiménez-Lozano, P.; Guihéry, N.; de Graaf, C.; Barra, A.-L.; Sutter, J.-P.; Mallah, T. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 950-956
44. Ruamps, R.; Maurice, R.; Batchelor, L. J.; Boggio-Pasqua, M.; Guillot, R.; Barra, A.-L.; Liu, J.; Bendeif, E.-E.; Pillet, S.; Hill, S.; Mallah, T.; Guihéry, N. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3017-3026
45. Abragam, A.; Bleaney, B. Electron paramagnetic resonance of transition ions; Dover Publications: Dover, NY, 1986.
46. Telser, J. J. Braz. Chem. Soc. 2006, 1501-1515
47. Maurice, R.; de Graaf, C.; Guihéry, N. J. Chem. Phys. 2010, 133, 084307
48. Atanasov, M.; Ganyushin, D.; Pantazis, D. A.; Sivalingam, K.; Neese, F. Inorg. Chem. 2011, 50, 7460-7477
49. McGarvey, B.; Telser, J. Inorg. Chem. 2012, 51, 6000-6010
50. Duboc, C.; Ganyushin, D.; Sivalingam, K.; Collomb, M.-N.; Neese, F. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 10750-10758
51. Kubika, A.; Kowalewski, J.; Kruk, D.; Odelius, M. J. Chem. Phys. 2013, 138, 064304
52. de, P. R.; Moreira, I.; Illas, F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 1645-1659
53. Calzado, C. J.; Cabrero, J.; Malrieu, J. P.; Caballol, R. J. Chem. Phys. 2002, 116, 2728
54. Calzado, C. J.; Cabrero, J.; Malrieu, J. P.; Caballol, R. J. Chem. Phys. 2002, 116, 3985
55. Calzado, C. J.; Angeli, C.; Taratiel, D.; Caballol, R.; Malrieu, J.-P. J. Chem. Phys. 2009, 131, 044327
56. Valero, R.; Costa, R.; de P. R. Moreira, I.; Truhlar, D. G.; Illas, F. J. Chem. Phys. 2008, 128, 114103
57. Rivero, P.; de P. R. Moreira, I.; Illas, F.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 2008, 129, 184110
58. Brain, G. A.; Berry, J. F. J. Chem. Educ. 2008, 85, 532
59. Verma, P.; Xu, X.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 12648-12660
60. Bogdanov, N. A.; Maurice, R.; Rousochatsakis, I.; van ben Brink, J.; Hozoi, L. Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 127206
61. Wynn, C. M.; Giîrtu, M. A.; Brinckerhoof, W. B.; Suguira, K.-I.; Miller, J. S.; Epstein, A. J. Chem. Mater. 1997, 9, 2156-2163
62. Kar, P.; Biswas, R.; Drew, M. G. B.; Ida, Y.; Ishida, T.; Ghosh, A. Dalton Trans. 2011, 40, 3295-3304
63. Oprea, C. I.; Panait, P.; Cimpoesu, F.; Humelnicu, I.; Ferbinteanu, M.; Giîrţu, M. A. Theor. Chem. Acc. 2012, 131, 1249
64. Van Vleck, J. H. Rev. Mod. Phys. 1951, 23, 213-227
65. McLachlan, A. D. Mol. Phys. 1963, 6, 441-444
66. Abragam, A.; Pryce, M. H. L. Proc. Roy. Soc. London Ser. A 1951, 206, 135-153
67. Neese, F.; Solomon, E. I. Inorg. Chem. 1998, 37, 6568-6582
68. Gatteschi, D.; Sessoli, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 268-297
69. Zein, S.; Duboc, C.; Lubitz, W.; Neese, F. Inorg. Chem. 2008, 47, 134-142
70. Zein, S.; Neese, F. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 7976-7983
71. Maurice, R.; Sivalingam, K.; Ganyushin, D.; Guihéry, N.; de Graaf, C.; Neese, F. Inorg. Chem. 2011, 50, 6229-6236
72. Hendrich, M. P.; de Brunner, P. G. Biophys. J. 1989, 56, 489-506
73. Heisenberg, W. Z. Phys 1928, 49, 619-636
74. Dirac, P. A. M. Proc. Roy. Soc. Lond. 1929, A123, 714-733
75. Van Vleck, J. H. Rev. Mod. Phys. 1945, 17, 27-47
76. Roos, B. O. In Theory and applications of computational chemistry: The first forty years; Dykstra, C. E.; Frenking, G.; Kim, K. S.; Scuseria, G. E., Eds.; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 2005; pp 725-764.
77. Angeli, C.; Cimiraglia, R.; Evangelisti, S.; Leininger, T.; Malrieu, J.-P. J. Chem. Phys. 2001, 114, 10252-10264
78. Hess, B. A.; Marian, C. M.; Wahlgren, U.; Gropen, O. Chem. Phys. Lett. 1996, 251, 365-371
79. Neese, F. J. Chem. Phys. 2005, 122, 034107
80. Malmqvist, P.-Å.; Roos, B. O.; Schimmelpfennig, B. Chem. Phys. Lett. 2002, 357, 230-240
81. Roos, B. O.; Malmqvist, P.-Å. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 2919-2927
82. Neese, F. ORCA, An ab initio, density functional and semiempirical program package, Version 2.9; Max Planck Institut für Bioanorganische Chemie: Mülheim an der Ruhr, Germany, 2012.
83. Llusar, R.; Casarrubios, M.; Barandiarán, Z.; Seijo, L. J. Chem. Phys. 1996, 105, 5321-5330
84. Weigend, F.; Ahlrichs, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 3297-3305
85. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2006, 125, 194101
86. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. Theor. Chem. Acc. 2008, 120, 215-241
87. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J. A., Jr.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J. M.; Klene, M.; Knox, J. E.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, Revision C.01; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, 2009.
88. Boča, R. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 757-815
89. Yamamoto, A. Organotransition Metal Chemistry; Wiley: New York, 1986.
90. Boča, R. Theoretical foundations of molecular magnetism; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 1999.
91. Sahoo, S.; Sutter, J.-P.; Ramasesha, S. J. Stat. Phys. 2012, 147, 181-193
92. Dzyaloshinskii, I. J. Phys. Chem. Solids 1958, 4, 241-255
93. Moriya, T. Phys. Rev. 1960, 120, 91-98
94. Plumer, M. L. Phys. Rev. B 2007, 76, 144411
95. Maurice, R.; Guihéry, N.; Bastardis, R.; de Graaf, C. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 55-65
96. Moskvin, A. S. J. Exp. Theor. Phys. 2007, 104, 913-927
97. Maurice, R.; Pradipto, A. M.; Guihéry, N.; Broer, R.; de Graaf, C. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 3092-3101
98. Anderson, P. W. Phys. Rev. 1950, 79, 350-356