Inelastic neutron scattering study and Hubbard model description of the antiferromagnetic tetrahedral molecule Ni4Mo12

The tetrameric Ni(II) spin cluster Ni4Mo12 has been studied by INS. The data were analyzed extensively in terms of a very general spin Hamiltonian, which includes antiferromagnetic Heisenberg interactions, biquadratic 2-spin and 3-spin interactions, a single-ion magnetic anisotropy, and Dzyaloshinsky-Moriya interactions. Some of the experimentally observed features in the INS spectra could be reproduced, however, one feature at 1.65 meV resisted all efforts. This supports the conclusion that the spin Hamiltonian approach is not adequate to describe the magnetism in Ni4Mo12. The isotropic terms in the spin Hamiltonian can be obtained in a strong-coupling expansion of the Hubbard model at half-filling. Therefore detailed theoretical studies of the Hubbard model were undertaken, using analytical as well as numerical techniques. We carefully analyzed its abilities and restrictions in applications to molecular spin clusters. As a main result it was found that the Hubbard model is also unable to appropriately explain the magnetism in Ni4Mo12. Extensions of the model are also discussed.Comment: 12 pages, 12 figure

TiO2 and WO3 thin films: Characterization, adsorption and photocatalytic degradation of oxalic acid and methylene blue

The importance of wastewater treatment needs no explanation. Thin transparent TiO2 and WO3 layers have shown photocatalytic activity in the decomposition of water pollutants and are promissing candidates for wide-scale applications

Anisotropie und Magnetostriktion als Korrekturen zum Heisenberg-Modell am Beispiel des Moleküls {Ni4Mo12}

Das Standart-Modell zur Beschreibung von Observablen magnetischer Moleküle ist das Heisenberg-Modell. In diesem wird der Magnetismus des Superaustausches der Elektronen durch einfache bilineare Spin-Spin-Kopplungen beschrieben. Zur genaueren Approximation experimenteller Ergebnisse können, der jeweiligen Struktur des Moleküls entsprechend, verschiedene Erweiterungen des Heisenberg-Modells verwendet werden. Diese werden, explizit für das 4-Spin-System {Ni4Mo12}, in ihren Auswirkungen auf die Hochtemperatur-Nullfeldsuszeptibilität, die Nullfeldsuszeptibilität und die Hochfeldmagnetisierung betrachtet. Die wesentlichen Erweiterungen sind dabei die Einzelionen-Anisotropie, die Dzyaloshinskii-Moriya-Anisotropie und die allgemeinen Kopplungen zweiter Ordnung. Letztere stellen eine Verallgemeinerung der bekannten biquadratischen Kopplungen dar und werden im Rahmen eines magneto-elastischen Modells hergeleitet. Dabei ergeben sich unterschiedliche Einschränkungen der Kopplungsmatrix zweiter Ordnung für starre und flexible Molekülstrukturen. Speziell für {Ni4Mo12} entsprechen die Ergebnisse numerischer Simulationen von Messwerten einer Strukturänderung im externen Magnetfeld