Linear Chains of Magnetic Ions Stacked with Variable Distance: Ferromagnetic Ordering with a Curie Temperature above 20 K.
We have studied the magnetic properties of the SURMOF-2 series of metal-organic frameworks (MOFs). Contrary to bulk MOF-2 crystals, where Cu(2+) ions form paddlewheels and are antiferromagnetically coupled, in this case the Cu(2+) ions are connected via carboxylate groups in a zipper-like fashion. This unusual coupling of the spin 1/2 ions within the resulting one-dimensional chains is found to stabilize a low-temperature, ferromagnetic (FM) phase. In contrast to other ordered 1D systems, no strong magnetic fields are needed to induce the ferromagnetism. The magnetic coupling constants describing the interaction between the individual metal ions have been determined in SQUID experiments. They are fully consistent with the results of ab initio DFT electronic structure calculations. The theoretical results allow the unusual magnetic behavior of this exotic, yet easy-to-fabricate, material to be described in a detailed fashion.
Abteilung Magnetische Resonanz komplexer Quantenfestkörper, Fakultät für Physik und Geowissenschaften, Universität Leipzig, Germany.
Stefan
S
Friedländer
Institute of Artificial Photosynthesis, State Key Laboratory of Fine Chemicals, Dalian University of Technology, China.
Jinxuan
J
Liu
Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Leipzig, Germany.
Matt
M
Addicoat
Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Leipzig, Germany.
Petko
P
Petkov
Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Leipzig, Germany.
Nina
N
Vankova
Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Leipzig, Germany.
Robert
R
Rüger
Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Leipzig, Germany.
Agnieszka
A
Kuc
Institut für Funktionelle Grenzflächen, Karlsruher Institut für Technologie, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany.
Wei
W
Guo
Institut für Funktionelle Grenzflächen, Karlsruher Institut für Technologie, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany.
Wencai
W
Zhou
Engineering and Science, Department of Physics and Earth Science, Jacobs University Bremen, Germany.
Binit
B
Lukose
Institut für Funktionelle Grenzflächen, Karlsruher Institut für Technologie, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany.
Zhengbang
Z
Wang
Institut für Funktionelle Grenzflächen, Karlsruher Institut für Technologie, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany.
Peter G
PG
Weidler
Abteilung Magnetische Resonanz komplexer Quantenfestkörper, Fakultät für Physik und Geowissenschaften, Universität Leipzig, Germany.
Andreas
A
Pöppl
Abteilung Supraleitung und Magnetismus, Fakultät für Physik und Geowissenschaften, Universität Leipzig, Germany.
Michael
M
Ziese
Engineering and Science, Department of Physics and Earth Science, Jacobs University Bremen, Germany.|Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Leipzig, Germany.
Thomas
T
Heine
Institut für Funktionelle Grenzflächen, Karlsruher Institut für Technologie, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany. Christof.Woell@KIT.edu.
Christof
C
Wöll
EPR spectroscopy; ab initio calculations; magnetic properties; metal-organic frameworks