Ab initio methodology for pseudospin hamiltonians of anisotropic magnetic complexes

Advances in Chemical Physics

Volumn 153, Issue , 2013, Pages 397-519

  Chibotaru, L F ^a  

^a UNIVERSITY OF LEUVEN   (Belgium)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84897687639     PISSN: 00652385     EISSN: None     Source Type: Book Series    
DOI: 10.1002/9781118571767.ch6     Document Type: Article

References (145)

1. A. Abragam and B. Bleaney, Electron Paramagnetic Resonance of Transition Ions, Clarendon Press, Oxford, 1970.
2. A. Bencini and D. Gatteschi, EPR of Exchange Coupled Systems, Springer, Berlin, 1990.
3. O. Kahn, Molecular Magnetism, VCH Publishers, New York, 1993.
4. R. Sessoli, D. Gatteschi, A. Caneschi, and M. A. Novak, Nature 365, 141 (1993).
5. G. Christou, D. Gatteschi, D. N. Hendrickson, and R. Sessoli, MRS Bull. 25, 66 (2000).
6. D. Gatteschi, R. Sessoli, and J.Villain, Molecular Nanomagnets, Oxford University Press, Oxford, 2006.
7. M. Mannini, F. Pineider, C. Danieli, F. Totti, Ph. Sainctavit, M.-A. Arrio, L. Joly, J. C. Cezar, A. Cornia, and R. Sessoli, Nature 468, 417 (2010).
8. H. B. Heersche, Z. de Groot, J. A. Folk, H. S. J. van der Zant, C. Romeike, M. R. Wegewijs, L. Zobbi, D. Barreca, E. Tondello, and A. Cornia, Phys. Rev. Lett. 96, 206801 (2006).
9. S. Loth, K. von Bergmann, M. Ternes, A. F. Otte, C. P. Lutz, and A. J. Heinrich, Nat. Phys. 6, 340 (2010).
10. J. J. Parks, A. R. Champagne, T. A. Costi, W. W. Shum, A. N. Pasupathy, E. Neuscamman, S. Flores-Torres, P. S. Cornaglia, A. A. Aligia, C. A. Balseiro, G. K.-L. Chan, H. D. Abruna, and D. C. Ralph, Science 328, 1370 (2010).
11. L. Bogani and W. Wernsdorfer, Nat. Mater. 7, 179 (2008).
12. M. N. Leuenberger and D. Loss, Nature 410, 789 (2001).
13. J. Lehmann, A. Gaita-Arino, E. Coronado, and D. Loss, Nat. Nanotechnol. 2, 312 (2007).
14. G. A. Timco, S. Carretta, F. Troiani, F. Tuna, R. J. Pritchard, C. A. Muryn, E. J. L. McInnes, A. Ghirri, A. Candini, P. Santini, G. Amoretti, M. Affronte, and R. E. P.Winpenny, Nat. Nanotechnol. 4, 173 (2009).
15. A. Soncini and L. F. Chibotaru, Phys. Rev. B 77, 220406(R) (2008).
16. F. Luis, A. Repolles, M. J. Martinez-Perez, D. Aguila, O. Roubeau, D. Zueco, P. J. Alonso, M. Evangelisti, A. Camon, J. Sese, L. A. Barrios, and G. Aromi, Phys. Rev. Lett. 107, 117203 (2011).
17. M. H. L. Pryce, Proc. Phys. Soc. (London) A63, 25 (1950).
18. A. Abragam and M. H. L. Pryce, Proc. Soc. (Lond.) A205, 135 (1951).
19. B. Bleaney and K. W. H. Stevens, Rep. Progr. Phys. 16, 108 (1953).
20. J. S. Griffith, Discuss. Faraday Soc. 26, 178 (1958).
21. B. Bleaney, Proc. Phys. Soc. (Lond.) A73, 939 (1959).
22. G. F. Koster and H. Statz, Phys. Rev. 113, 445 (1959).
23. H. Statz and G. F. Koster, Phys. Rev. 115, 1568 (1959).
24. W. Hauser, Paramegnetic Resonance, Vol. VII, Academic Press, New York, London, 1963.
25. J. S. Griffith, Mol. Phys. 3, 79 (1960).
26. W. J. C. Grant and M. W. P. Strandberg, J. Phys. Chem. Soc. 25, 635 (1964).
27. W.-H. Huang, L. Fu-Cheng, and Z. Ji-Komg, Proc. Phys. Soc. (Lond.) A84, 661 (1964).
28. T. Ray, Proc. R. Soc. (Lond.) A277, 76 (1964).
29. A. M. Leushin, in Paramagnetic Resonance, Kazan University Press, Kazan, 1964, p. 42 (in Russian).
30. A. Bieri and F. K. Kneubühl, Phys. Kondens. Mater. 4, 230 (1965).
31. S. A. Al'tshuler and B. M. Kozyrev, Electron Paramagnetic Resonance in Compounds of Transition Elements, Wiley, New York, 1974.
32. J. Krzystek, S. A. Zvyagin, A. Ozarowski, A. T. Fiedler, T. C. Brunold, and J. Telser, J. Am. Chem. Soc. 126, 2148 (2004).
33. S. Ostrovsky, Z. Tomkowicz, and W. Haase, Coord. Chem. Rev. 253, 2363 (2009).
34. J. Krzystek, D. C. Swenson, S. A. Zvyagin, D. Smirnov, A. Ozarowski, and J. Telser, J. Am. Chem. Soc. 132, 5241 (2010).
35. S. Stuiber, G. Wu, J. Nehrkorn, J. Dreiser, Y. Lan, G. Novitchi, C. E. Anson, T. Unruh, A. K. Powell, and O. Waldmann, Chem. Eur. J. 17, 9094 (2011).
36. A. B. Boeer, A.-L. Barra, L. F. Chibotaru, D. Collison, E. J. L. McInnes, R. A. Mole, G. G. Simeoni, G. A. Timco, L. Ungur, T. Unruh, and R. E. P. Winpenny, Angew. Chem., Int. Ed. 50, 4007 (2011).
37. W. H. Harman, T. D. Harris, D. E. Freedman, H. Fong, A. Chang, J. D. Rinehart, A. Ozarowski, M. T. Sougrati, F. Grandjean, G. J. Long, J. R. Long, and C. J. Chang, J. Am. Chem. Soc. 132, 18115 (2010).
38. S. Carretta, J. van Slageren, T. Guidi, E. Liviotti, C. Mondelli, D. Rovai, A. Cornia, A. L. Dearden, F. Carsughi, M. Affronte, C. D. Frost, R. E. P. Winpenny, D. Gatteschi, G. Amoretti, and R. Caciuffo, Phys. Rev. B 67, 094405 (2003).
39. A.-L. Barra, D. Gatteschi, and R. Sessoli, Phys. Rev. B 56, 8192 (1997).
40. J. Dreiser, A. Schnegg, K. Holldack, K. S. Pedersen, M. Schau-Magnussen, J. Nehrkorn, P. Tregenna-Piggott, H. Mutka, H. Weihe, J. Bendix, and O. Waldmann, Chem. Eur. J. 17, 7492 (2011).
41. J. van Slageren, S. Vongtragool, B. Gorshunov, A. A. Mukhin, N. Karl, J. Krzystek, J. Telser, A. Muller, C. Sangregorio, D. Gatteschi, and M. Dressel, Phys. Chem. Chem. Phys. 5, 3837 (2003).
42. F. Neese, Int. J. Quantum Chem. 83, 104 (2001).
43. For a review, see, e.g., Calculation of NMR and EPR Parameters, Eds.: M. Kaupp, M. Bühl, and V. G. Malkin, eds., Wiley-VCH, Weinheim, 2004.
44. D. Maganas, S. Sottini, P. Kyritsis, E. J. J. Groenen, and F. Neese, Inorg. Chem. 50, 8741 (2011).
45. R. Arratia-Pérez, L. Hernandez-Acevedo, and G. L. Malli, J. Chem. Phys. 121, 7743 (2001).
46. H. M. Quiney and P. Belanzoni, Chem. Phys. Lett. 353, 253 (2002).
47. L. F. Chibotaru, M. F. A. Hendrickx, S. Clima, J. Larionova, and A. Ceulemans, J. Phys. Chem. A 109, 7251 (2005).
48. H. Bolvin, Chem. Phys. Chem. 7, 1575 (2006).
49. F. Neese and E. Solomon, Inorg. Chem. 37, 6568 (1998).
50. M. R. Pederson and S. N. Khanna, Phys. Rev. B 60, 9566 (1999).
51. A. V. Postnikov, J. Kortus, and M. R. Pederson, Phys. Status Solidi. B 243, 2533 (2006).
52. M. Atanasov, P. Comba, and C. A. Daul, Inorg. Chem. 47, 2449 (2008).
53. S. P. Webb and M. S. Gordon, J. Chem. Phys. 109, 919 (1998).
54. R. Maurice, R. Bastardis, C. de Graaf, N. Suaud, T. Mallah, and N. Guihery, J. Chem. Theory Comput. 5, 2977 (2009).
55. R. Maurice, C. de Graaf, and N. Guihery, J. Chem. Phys. 133, 084307 (2010).
56. E. Cremades and E. Ruiz, Inorg. Chem. 50, 4016 (2011).
57. R. Maurice, K. Sivalingam, D. Ganyushin, N. Guihery, C. de Graaf, and F. Neese, Inorg. Chem. 50, 6229 (2011).
58. M. Atanasov, D. Ganyushin, D. A. Pantazis, K. Sivalingam, and F. Neese, Inorg. Chem. 50, 7460 (2011).
59. R. Takeda, S. Yamanaka, and K. Yamaguchi, Int. J. Quantum Chem. 102, 80 (2005).
60. R. Takeda, S. Yamanaka, M. Shoji, and K. Yamaguchi, Int. J. Quantum Chem. 107, 1328 (2007).
61. R. Maurice, A. M. Pradipto, N. Guihery, R. Broer, and C. de Graaf, J. Chem. Theory Comput. 6, 3092 (2010).
62. L. F. Chibotaru and L. Ungur, J. Chem. Phys. 137, 064112 (2012).
63. L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Quantum Mechanics, 2nd ed., Pergamon, Oxford, 1975.
64. C. Bloch, Nucl. Phys. 6, 329 (1958).
65. J. des Cloizeaux, Nucl. Phys. 20, 321 (1960).
66. C. J. Calzado, J. Cabrero, J. P. Malrieu, and R. Caballol, J. Chem. Phys. 116, 3985 (2002).
67. A. Messiah, Quantum Mechanics, de Gruyter, New York, 1991.
68. M. N. Leuenberger and D. Loss, Phys. Rev. B 61, 1286 (2000).
69. H. Bolvin, J. Phys. Chem. 107, 5071 (2003).
70. N. Guihery and J. P. Malrieu, J. Chem. Phys. 119, 8956 (2003).
71. R. Boca, Theoretical Foundations of Molecular Magnetism, Elsevier, Amsterdam, 1999.
72. L. F. Chibotaru, Calculations of magnetic properties of complexes with strong spin-orbit coupling by explicitly correlated ab initio methods, Lecture at International Conference on Relativistic Effects in Heavy Element Chemistry and Physics-REHE2-2007, Ottrott, France, 2007.
73. L. F. Chibotaru, L. Ungur, Ch. Aronica, H. Elmoll, G. Pillet, and D. Luneau, J. Am. Chem. Soc. 130, 12445 (2008).
74. L. F. Chibotaru, L. Ungur, and A. Soncini, Angew. Chem., Int. Ed. 47, 4126 (2008).
75. L. Ungur, W. Van den Heuvel, and L. F. Chibotaru, New J. Chem. 33, 1224 (2009).
76. F. Aquilante, L. De Vico, N. Ferre, G. Ghigo, P.-Å . Malmqvist, P. Neogrady, T. B. Pedersen, M. Pitonak, M. Reiher, B. O. Roos, L. Serrano-Andres, M. Urban, V. Veryazov, and R. Lindh, J. Comp. Chem. 31, 224 (2010).
77. S. Vancoillie and K. Pierloot, J. Phys. Chem. A 112, 4011 (2008).
78. J. J. Pearson, G. F. Herrmann, K. A. Wickersheim, and R. A. Buchanan, Phys. Rev. 159, 251 (1967).
79. M. Blume, S. Geschwind, and Y. Yafet, Phys. Rev. 181, 478 (1969).
80. R. Boca, Coord. Chem. Rev. 248, 757 (2004).
81. R. J. McWeeny, J. Chem. Phys. 42, 1717 (1965).
82. F. Neese, J. Am. Chem. Soc. 128, 10213 (2006).
83. P. Durand, J.-P. Malrieu, In Ab Initio Methods in Quantum Chemistry; K.P. Lawley, ed.,Wiley & Sons, Chichester, 1987.
84. A. S. Davydov, Quantum Mechanics, 2nd ed., Pergamon, Oxford, 1976.
85. A. Ceulemans, L. F. Chibotaru, G. A. Heylen, K. Pierloot, and L. G. Vanquickenborne, Chem. Rev. 100, 787 (2000).
86. H. A. Bethe and E. E. Salpeter, Quantum Mechanics of One-and Two-Electron Atoms, Springer-Verlag, Berlin, 1957.
87. B. A. Hess, C. M. Marian, U. Wahlgren, and O. Gropen, Chem. Phys. Lett. 251, 365 (1996).
88. B. Schimmelpfennig, L. Maron, U. Wahlgren, C. Teichteil, H. Fagerli, and O. Gropen, Chem. Phys. Lett. 286, 261 (1998).
89. R. McWeeny, Methods of Molecular Quantum Mechanics, Academic Press, London, 1992.
90. F. Neese, J. Chem. Phys. 127, 164112 (2007).
91. D. A. Varshalovich, A. N. Moskalev, and V. K. Khersonskii, Quantum Theory of Angular Momentum, World Scientific, Singapore, 1988.
92. V. Heine, Group Theory in Quantum Mechanics, Pergamon Press, London, 1960.
93. G. H. Dieke, Spectra and Energy Levels of Rare Earth Ions in Crystals, Academic Press Inc., New York, 1967.
94. R. McWeeny, Proc. R. Soc. Lond., Ser. A 253, 242 (1959).
95. R. G. Parr, F. O. Elisson and P. G. Lykos, J. Chem. Phys. 24, 1106 (1956).
96. Z. Barandiarán and L. Seijo, J. Chem. Phys. 89, 5739 (1988).
97. L. Seijo and Z. Barandiarán, in Computational Chemistry: Reviews of Current Trends, J. Leszcynski, ed., World Scientific, Singapore, 1999, Vol. 4, pp. 55-152.
98. S. Huzinaga and A. A. Cantu, J. Chem. Phys. 55, 5543 (1971).
99. B. Swerts, L. F. Chibotaru, R. Lindh, L. Seijo, Z. Barandiarán, S. Clima, K. Pierloot, and M. F. A. Hendrickx, J. Chem. Theory Comput. 4, 586 (2008).
100. F.-S. Guo, J.-D. Leng, Z. Lin, M.-L. Tong, S. Gao, L. Ungur, and L. F. Chibotaru, Chem. Eur. J. 17, 2458 (2011).
101. U. Fano and G. Racah, Irreducible Tensor Sets, Academic Press Inc., New York, 1959.
102. L. F. Chibotaru, A. Ceulemans, and H. Bolvin, Phys. Rev. Lett. 101, 033003 (2008).
103. V. S. Mironov, L. F. Chibotaru, and A. Ceulemans, Adv. Quantum Chem. 44, 599 (2003).
104. J. S. Griffith, The Theory of Transition Metal Ions, Cambridge University Press, Cambridge, 1971.
105. G. Amoretti, A. Blaise, R. Caciuffo, J. M. Fournier, M. T. Hutchings, R. Osborn, and A. D. Taylor, Phys. Rev. B 40, 1856 (1989).
106. S. Clima, M. F. A. Hendrickx, L. F. Chibotaru, A. Soncini, V. S. Mironov, and A. Ceulemans, Inorg. Chem. 46, 2682 (2007).
107. J. M. Herrera, A. Bleuzen, Y. Dromizée, M. Julve, F. Lloret, and M. Verdaguer, Inorg. Chem. 42, 7052 (2003).
108. W. Van den Heuvel and L. F. Chibotaru, Inorg. Chem. 48, 7557 (2009).
109. F. P. Notter and H. Bolvin, J. Chem. Phys. 130, 184310 (2009).
110. M. Gerloch and R. F. McMeeking, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 2443 (1975).
111. L. Ungur, Master thesis, University of Leuven, 2006.
112. M. H. L. Pryce, Phys. Rev. Lett. 3, 375 (1959).
113. C. A. Hutchison and B. Weinstock, J. Chem. Phys. 32, 56 (1960).
114. J. D. Axe, H. J. Stapleton, and C. D. Jefries, Phys. Rev. 121, 1630 (1961).
115. P. Rigny and P. Plurien, J. Phys. Chem. Sol. 28, 2589 (1967).
116. L. F. Chibotaru and L. Ungur, Phys. Rev. Lett. 109, 246403 (2012).
117. V. S. Mironov, L. F. Chibotaru, and A. Ceulemans, Phys. Rev. B 67, 014424 (2003).
118. G. Herzberg, Molecular Spectra and Molecular Structure, D. Van Nostrand, Princeton, 1966, Vol. III.
119. K. W. H. Stevens, Proc. Phys. Soc. A 65, 209 (1952).
120. I. D. Ryabov, J. Magn. Reson. 140, 141 (1999).
121. C. Rudowicz and C. Y. Chung, J. Phys. Condens. Matter 16, 5825 (2004).
122. C. H. Webster, L. M. Helme, A. T. Boothroyd, D. F. McMorrow, S. B. Wilkins, C. Detlefs, B. Detlefs, R. I. Bewley, and M. J. McKelvy, Phys. Rev. B 76, 134419 (2007).
123. J.W. Negele and H. Orland, Quantum Many-Particle Systems, Addison-Wesley, New York, 1988.
124. G. Rogez, J. N. Rebilly, A. L. Barra, L. Sorace, G. Blondin, N. Kirchner, M. Duran, J. van Slageren, S. Parsons, L. Ricard, A. Marvilliers, and T. Mallah, Angew. Chem., Int. Ed. 44, 1876 (2005).
125. B. O. Roos and P. R. Taylor, and P. E. M. Siegbahn, Chem. Phys. 48, 157 (1980).
126. K. Andersson, P.-Å . Malmqvist, B. O. Roos, A. J. Sadlej, and K. Wolinski, J. Phys. Chem. 94, 5483 (1990).
127. W. Richard Bowen, N. Hilal, M. Jain, R. W. Lovitt, A. O. Sharif, C. J. Wright, J. Finley, P.-Å . Malmqvist, B. O. Roos, and L. Serrano-Andres, Chem. Phys. Lett. 288, 299 (1998).
128. P.-Å . Malmqvist, B. O. Roos, and B. Schimmelpfennig, Chem. Phys. Lett. 357, 230 (2002).
129. B. O. Roos, R. Lindh, P.-Å . Malmqvist, V. Veryazov, and P.-O. Widmark, J. Phys. Chem. A 108, 2851 (2004).
130. B. O. Roos, R. Lindh, P.-Å . Malmqvist, V. Veryazov, and P.-O. Widmark, J. Phys. Chem. A 109, 6576 (2005).
131. T. Tsuchiya, M. Abe, T. Nakajima, and K. Hirao, J. Chem. Phys. 115, 4463 (2001).
132. K. Andersson and B. O. Roos, Chem. Phys. Lett. 191, 507 (1992).
133. H. L. C. Feltham, Y. Lan, F. Klöwer, L. Ungur, L. F. Chibotaru, A. K. Powell, and S. Brooker, Chem. Eur. J. 17, 4362 (2011).
134. L. J. Batchelor, I. Cimatti, R. Guillot, F. Tuna, L. Ungur, L. F. Chibotaru, T. Mallah, manuscript in preparation (2012).
135. J. Miralles, O. Castell, R. Caballol, and J.-P. Malrieu, Chem. Phys. 172, 33 (1993).
136. B. Bleaney and H. E. D. Scovil, Phil. Mag. Ser. 7 43, 999 (1952).
137. B. Bleaney, P. M. Llewellyn, M. H. L. Price, and G. R. Hall, Phil. Mag. Ser. 7 45, 991 (1954).
138. K. A. Mueller, Phys. Rev. 171, 350 (1968).
139. D. E. Freedman, W. H. Harman, T. D. Harris, G. J. Long, C. J. Chang, and J. R. Long, J. Am. Chem. Soc. 132, 1234 (2010).
140. T. Jurca, A. Farghal, P.-H. Lin, I. Korobkov, M. Murugesu, and D. S. Richeson, J. Am. Chem. Soc. 133, 15814 (2011).
141. D. Weismann, Y. Sun, Y. Lan, G. Wolmershäuser, A. K. Powell, and H. Sitzmann, Chem. Eur. J. 17, 4700 (2011).
142. P.-H. Lin, N. C. Smythe, S. I. Gorelsky, S. Maguire, N. J. Henson, I. Korobkov, B. L. Scott, J. C. Gordon, R. T. Baker, and M. Murugesu, J. Am. Chem. Soc. 133, 15806 (2011).
143. A. V. Palii, J. M. Clemente-Juan, E. Coronado, S. I. Klokishner, S. M. Ostrovsky, and O. S. Reu, Inorg. Chem. 49, 8073 (2010).
144. K. I. Kugel and D. I. Khomskii, Sov. Phys. Usp. 25, 231 (1982).
145. A. Ceulemans, G. A. Heylen, L. F. Chibotaru, T. L. Maes, K. Pierloot, C. Ribbing, and L. G. Vanquickenborne, Inorg. Chim. Acta 251, 15 (1996).