Direct Observation of Very Large Zero-Field Splitting in a Tetrahedral NiIISe4 Coordination Complex

Journal of the American Chemical Society

Volumn 137, Issue 40, 2015, Pages 12923-12928

  Jiang, Shang Da ^a   Maganas, Dimitrios ^b   Levesanos, Nikolaos ^c   Ferentinos, Eleftherios ^c   Haas, Sabrina ^a   Thirunavukkuarasu, Komalavalli ^d   Krzystek, J ^d   Dressel, Martin ^a   Bogani, Lapo ^a   Neese, Frank ^b   Kyritsis, Panayotis ^c  

^a UNIVERSITY OF STUTTGART   (Germany)

^b MAX PLANCK INSTITUTE FOR CHEMICAL ENERGY CONVERSION   (Germany)

^c UNIVERSITY OF ATHENS   (Greece)

^d FLORIDA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CALCULATIONS; ELECTRONIC STRUCTURE; GROUND STATE; MAGNETOMETERS; NICKEL; PRASEODYMIUM; QUANTUM CHEMISTRY;

AB INITIO CALCULATIONS; COORDINATION COMPLEX; DIRECT OBSERVATIONS; MAGNETIC SPECTROSCOPY; PRINCIPAL AXES; QUANTUM-CHEMICAL METHODS; SPIN-ORBIT COUPLINGS; ZERO-FIELD SPLITTINGS;

COORDINATION REACTIONS;

COORDINATION COMPOUND; NICKEL COMPLEX; SELENIUM;

AB INITIO CALCULATION; ARTICLE; ATOM; FAR INFRARED MAGNETIC SPECTROSCOPY; MAGNETOMETRY; QUANTUM CHEMISTRY; SPECTROSCOPY;

EID: 84944232785     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.5b06716     Document Type: Article

References (72)

1. Gatteschi, D.; Sessoli, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 268 10.1002/anie.200390099
2. Aromi, G.; Brechin, E. K. In Single-Molecule Magnets and Related Phenomena; Winpenny, R., Ed. 2006; Vol. 122, p 1 10.1007/430-022.
3. Gatteschi, D.; Bogani, L.; Cornia, A.; Mannini, M.; Sorace, L.; Sessoli, R. Solid State Sci. 2008, 10, 1701 10.1016/j.solidstatesciences.2008.03.013
4. Bagai, R.; Christou, G. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1011 10.1039/b811963e
5. Neese, F.; Pantazis, D. A. Faraday Discuss. 2011, 148, 229 10.1039/C005256F
6. Abragam, A.; Bleaney, B. Electron Paramagnetic Resonance of Transition Ions; Dover Publications: New York, 1986.
7. Hill, S.; Datta, S.; Liu, J.; Inglis, R.; Milios, C. J.; Feng, P. L.; Henderson, J. J.; del Barco, E.; Brechin, E. K.; Hendrickson, D. N. Dalton Trans. 2010, 39, 4693 10.1039/c002750b
8. Woodruff, D. N.; Winpenny, R. E. P.; Layfield, R. A. Chem. Rev. 2013, 113, 5110 10.1021/cr400018q
9. Meihaus, K. R.; Long, J. R. Dalton Trans. 2015, 44, 2517 10.1039/C4DT02391A
10. Craig, G. A.; Murrie, M. Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 2135 10.1039/C4CS00439F
11. Bar, A. K.; Pichon, C.; Sutter, J.-P. Coord. Chem. Rev. 2015, 10.1016/j.ccr.2015.06.013
12. Gatteschi, D.; Barra, A. L.; Caneschi, A.; Cornia, A.; Sessoli, R.; Sorace, L. Coord. Chem. Rev. 2006, 250, 1514 10.1016/j.ccr.2006.02.006
13. Gómez-Coca, S.; Aravena, D.; Morales, R.; Ruiz, E. Coord. Chem. Rev. 2015, 289, 379 10.1016/j.ccr.2015.01.021
14. Atanasov, M.; Aravena, D.; Suturina, E.; Bill, E.; Maganas, D.; Neese, F. Coord. Chem. Rev. 2015, 289-290, 177 10.1016/j.ccr.2014.10.015
15. Krzystek, J.; Zvyagin, S. A.; Ozarowski, A.; Trofimenko, S.; Telser, J. J. Magn. Reson. 2006, 178, 174 10.1016/j.jmr.2005.09.007
16. Boča, R. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 757 10.1016/j.ccr.2004.03.001
17. Kowal, A. T.; Zambrano, I. C.; Moura, I.; Moura, J. J. G.; Legall, J.; Johnson, M. K. Inorg. Chem. 1988, 27, 1162 10.1021/ic00280a015
18. van Slageren, J.; Vongtragool, S.; Gorshunov, B.; Mukhin, A. A.; Karl, N.; Krzystek, J.; Telser, J.; Müller, A.; Sangregorio, C.; Gatteschi, D.; Dressel, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 3837 10.1039/b305328h
19. van Slageren, J.; Vongtragool, S.; Gorshunov, B.; Mukhin, A. A.; Dressel, M. J. Magn. Magn. Mater. 2004, 272-276, E765 10.1016/j.jmmm.2003.12.1000
20. van Slageren, J. Top. Curr. Chem. 2011, 321, 199 10.1007/128-2011-303
21. Levesanos, N.; Robertson, S. D.; Maganas, D.; Raptopoulou, C. P.; Terzis, A.; Kyritsis, P.; Chivers, T. Inorg. Chem. 2008, 47, 2949 10.1021/ic800272v
22. Miklovič, J.; Valigura, D.; Boča, R.; Titič, J. Dalton Trans. 2015, 44, 12484 10.1039/C5DT01213A
23. Murrie, M.; Marriott, K.; Bhaskaran, L.; Wilson, C.; Medarde, M.; Ochsenbein, S. T.; Hill, S. Chem. Science 2015, 10.1039/C5SC02854J
24. Poulten, R. C.; Page, M. J.; Algarra, A. G.; Le Roy, J. J.; López, I.; Carter, E.; Llobet, A.; Macgregor, S. A.; Mahon, M. F.; Murphy, D. M.; Murugesu, M.; Whittlesey, M. K. J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 13640 10.1021/ja407004y
25. Hagen, W. R. Coord. Chem. Rev. 1999, 192, 209 10.1016/S0010-8545(99)00079-X
26. Krzystek, J.; Ozarowski, A.; Telser, J. Coord. Chem. Rev. 2006, 250, 2308 10.1016/j.ccr.2006.03.016
27. Telser, J.; Ozarowski, A.; Krzystek, J. Electron Paramagnetic Resonance; Royal Society of Chemistry: Cambridge, U.K., 2012; Vol 23, p 209 10.1039/9781849734837-00209.
28. Maganas, D.; Krzystek, J.; Ferentinos, E.; Whyte, A. M.; Robertson, N.; Psycharis, V.; Terzis, A.; Neese, F.; Kyritsis, P. Inorg. Chem. 2012, 51, 7218 10.1021/ic300453y
29. Wojciechowska, A.; Gagor, A.; Duczmal, M.; Staszak, Z.; Ozarowski, A. Inorg. Chem. 2013, 52, 4360 10.1021/ic3024919
30. Schweinfurth, D.; Krzystek, J.; Schapiro, I.; Demeshko, S.; Klein, J.; Telser, J.; Ozarowski, A.; Su, C.-Y.; Meyer, F.; Atanasov, M.; Neese, F.; Sarkar, B. Inorg. Chem. 2013, 52, 6880 10.1021/ic3026123
31. Costes, J. P.; Maurice, R.; Vendier, L. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 4031 10.1002/chem.201103641
32. Atanasov, M.; Comba, P.; Helmle, S.; Muller, D.; Neese, F. Inorg. Chem. 2012, 51, 12324 10.1021/ic3016047
33. Ruamps, R.; Maurice, R.; Batchelor, L.; Boggio-Pasqua, M.; Guillot, R.; Barra, A. L.; Liu, J.; Bendeif, E.-E.; Pillet, S.; Hill, S.; Mallah, T.; Guihery, N. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3017 10.1021/ja308146e
34. Ruamps, R.; Batchelor, L. J.; Maurice, R.; Gogoi, N.; Jimenez-Lozano, P.; Guihery, N.; de Graaf, C.; Barra, A.-L.; Sutter, J.-P.; Mallah, T. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 950 10.1002/chem.201202492
35. Gómez-Coca, S.; Cremades, E.; Aliaga-Alcalde, N.; Ruiz, E. Inorg. Chem. 2014, 53, 676 10.1021/ic402256v
36. Nemec, I.; Herchel, R.; Svoboda, I.; Boča, R.; Trávniček, Z. Dalton Trans. 2015, 44, 9551 10.1039/C5DT00600G
37. Wojciechowska, A.; Janczak, J.; Staszak, Z.; Duczmal, M.; Zierkiewicz, W.; Tokar, J.; Ozarowski, A. New J. Chem. 2015, 39, 6813 10.1039/C5NJ00972C
38. Vanelp, J.; Peng, G.; Searle, B. G.; Mitrakirtley, S.; Huang, Y. H.; Johnson, M. K.; Zhou, Z. H.; Adams, M. W. W.; Maroney, M. J.; Cramer, S. P. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 1918 10.1021/ja00084a036
39. Maganas, D.; Grigoropoulos, A.; Staniland, S. S.; Chatziefthimiou, S. D.; Harrison, A.; Robertson, N.; Kyritsis, P.; Neese, F. Inorg. Chem. 2010, 49, 5079 10.1021/ic100163g
40. Davison, A.; Switkes, E. S. Inorg. Chem. 1971, 10, 837 10.1021/ic50098a034
41. Bhattacharyya, P.; Novosad, J.; Phillips, J.; Slawin, A. M. Z.; Williams, D. J.; Woollins, J. D. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1995, 1607.
42. Rösler, R.; Silvestru, C.; Espinosa-Peréz, G.; Haiduc, I.; Cea-Olivares, R. Inorg. Chim. Acta 1996, 241, 47 10.1016/0020-1693(95)04739-5
43. Ferentinos, E.; Maganas, D.; Raptopoulou, C. P.; Terzis, A.; Psycharis, V.; Robertson, N.; Kyritsis, P. Dalton Trans. 2011, 40, 169 10.1039/C0DT00928H
44. Champion, P. M.; Sievers, A. J. J. Chem. Phys. 1977, 66, 1819 10.1063/1.434200
45. Krzystek, J.; Smirnov, D.; Schlegel, C.; van Slageren, J.; Telser, J.; Ozarowski, A. J. Magn. Reson. 2011, 213, 158 10.1016/j.jmr.2011.09.046
46. Telser, J.; van Slageren, J.; Vongtragool, S.; Dressel, M.; Reiff, W. M.; Zvyagin, S. A.; Ozarowski, A.; Krzystek, J. Magn. Reson. Chem. 2005, 43, S130 10.1002/mrc.1689
47. Champion, P. M.; Sievers, A. J. J. Chem. Phys. 1980, 72, 1569 10.1063/1.439356
48. Vongtragool, S.; Gorshunov, B.; Mukhin, A. A.; van Slageren, J.; Dressel, M.; Müller, A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 2778 10.1039/b302244g
49. Kirchner, N.; van Slageren, J.; Dressel, M. Inorg. Chim. Acta 2007, 360, 3813 10.1016/j.ica.2007.01.013
50. El Hallak, F.; van Slageren, J.; Gómez-Segura, J.; Ruiz-Molina, D.; Dressel, M. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2007, 75, 104403 10.1103/PhysRevB.75.104403
51. Pieper, O.; Guidi, T.; Carretta, S.; van Slageren, J.; El Hallak, F.; Lake, B.; Santini, P.; Amoretti, G.; Mutka, H.; Koza, M.; Russina, M.; Schnegg, A.; Milios, C. J.; Brechin, E. K.; Julia, A.; Tejada, J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010, 81, 174420 10.1103/PhysRevB.81.174420
52. Moro, F.; Piga, F.; Krivokapic, I.; Burgess, A.; Lewis, W.; McMaster, J.; van Slageren, J. Inorg. Chim. Acta 2010, 363, 4329 10.1016/j.ica.2010.08.022
53. Haas, S.; Heintze, E.; Zapf, S.; Gorshunov, B.; Dressel, M.; Bogani, L. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2014, 89, 174409 10.1103/PhysRevB.89.174409
54. Marx, R.; Moro, F.; Dörfel, M.; Ungur, L.; Waters, M.; Jiang, S. D.; Orlita, M.; Taylor, J.; Frey, W.; Chibotaru, L. F.; van Slageren, J. Chem. Science 2014, 5, 3287 10.1039/c4sc00751d
55. Mukhin, A. A.; Travkin, V. D.; Zvezdin, A. K.; Lebedev, S. P.; Caneschi, A.; Gatteschi, D. Europhys. Lett. 1998, 44, 778 10.1209/epl/i1998-00541-0
56. Li, S.; Hamrick, Y. M.; Van Zee, R. J.; Weltner, W. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 4433 10.1021/ja00037a078
57. Vongtragool, S.; Gorshunov, B.; Dressel, M.; Krzystek, J.; Eichhorn, D. M.; Telser, J. Inorg. Chem. 2003, 42, 1788 10.1021/ic030013o
58. Rogez, G.; Rebilly, J. N.; Barra, A. L.; Sorace, L.; Blondin, G.; Kirchner, N.; Duran, M.; van Slageren, J.; Parsons, S.; Ricard, L.; Marvilliers, A.; Mallah, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 1876 10.1002/anie.200462294
59. Rebilly, J. N.; Charron, G.; Riviere, E.; Guillot, R.; Barra, A. L.; Serrano, M. D.; van Slageren, J.; Mallah, T. Chem.-Eur. J. 2008, 14, 1169 10.1002/chem.200701243
60. Schnegg, A.; Behrends, J.; Lips, K.; Bittl, R.; Holldack, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 6820 10.1039/b905745e
61. Dreiser, J.; Schnegg, A.; Holldack, K.; Pedersen, K. S.; Schau-Magnussen, M.; Nehrkorn, J.; Tregenna-Piggott, P.; Mutka, H.; Weihe, H.; Bendix, J.; Waldmann, O. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 7492 10.1002/chem.201100581
62. Pedersen, K. S.; Dreiser, J.; Nehrkorn, J.; Gysler, M.; Schau-Magnussen, M.; Schnegg, A.; Holldack, K.; Bittl, R.; Piligkos, S.; Weihe, H.; Tregenna-Piggott, P.; Waldmann, O.; Bendix, J. Chem. Commun. 2011, 47, 6918 10.1039/c1cc12158h
63. Nehrkorn, J.; Martins, B. M.; Holldack, K.; Stoll, S.; Dobbek, H.; Bittl, R.; Schnegg, A. Mol. Phys. 2013, 111, 2696 10.1080/00268976.2013.809806
64. Dreiser, J.; Pedersen, K. S.; Schnegg, A.; Holldack, K.; Nehrkorn, J.; Sigrist, M.; Tregenna-Piggott, P.; Mutka, H.; Weihe, H.; Mironov, V. S.; Bendix, J.; Waldmann, O. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 3693 10.1002/chem.201203781
65. Forshaw, A. P.; Smith, J. M.; Ozarowski, A.; Krzystek, J.; Smirnov, D.; Zvyagin, S. A.; Harris, T. D.; Karunadasa, H. I.; Zadrozny, J. M.; Schnegg, A.; Holldack, K.; Jackson, T. A.; Alamiri, A.; Barnes, D. M.; Telser, J. Inorg. Chem. 2013, 52, 144 10.1021/ic301630d
66. Jiang, S.-D.; Wang, B.-W.; Gao, S. Struct. Bonding (Berlin, Ger.) 2014, 164, 111 10.1007/430-2014-153
67. Luzon, X.; Sessoli, R. Dalton Trans. 2012, 41, 13556 10.1039/c2dt31388j
68. Maganas, D.; Sottini, S.; Kyritsis, P.; Groenen, E. J. J.; Neese, F. Inorg. Chem. 2011, 50, 8741 10.1021/ic200299y
69. Atanasov, M.; Rauzy, C.; Baettig, P.; Daul, C. Int. J. Quantum Chem. 2005, 102, 119 10.1002/qua.20376
70. Ye, S.; Neese, F. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 2344 10.1021/ct300237f
71. Atanasov, M.; Ganyushin, D.; Sivalingam, K.; Neese, F. Struct. Bonding (Berlin, Ger.) 2011, 143, 149 10.1007/430-2011-57
72. Atanasov, M.; Zadrozny, J. M.; Long, J. R.; Neese, F. Chem. Science 2013, 4, 139 10.1039/C2SC21394J