Zero-field anisotropic spin hamiltonians in first-Row rransition metal complexes: theory, models and applications

Abstract

L'anisotropie magnétique est à l'origine de la lente relaxation de l'aimantation des aimants moléculaires. L'objectif principal de ce travail est de comprendre les facteurs qui gouvernent les anisotropies locales et intersites dans les composés polynucléaires. Des calculs relativistes et corrélés ont été effectués sur des systèmes mono- et bi-nucléaires. Les dégrés de liberté principaux de la méthode ab initio d'interaction d'états en deux étapes ont été optimisés pour obtenir des paramètres d'anisotropie en bon accord avec les résultats spectroscopiques. La théorie des hamiltoniens effectifs procure un procédé universel d'extraction de ces paramètres. Elle a donc été utilisée pour vérifier la validité des modèles usuels et proposer des éventuelles améliorations aux modèles. Enfin, les paramètres d'anisotropies ont été rationalisés dans certains cas à l'aide de la théorie des perturbations quasi-dégénérées.Magnetic anisotropy is responsible for the slow relaxation of the magnetization in single molecule magnets. The main goal of this work is to understand the factors that govern local and intersite anisotropies in polynuclear compounds. For this purpose, correlated relativistic calculations are performed in mono- and bi-nuclear species. The main degrees of freedoms of the two-step state-interaction ab initio method have been optimized in order to obtain anisotropic parameters in good agreement with the spectroscopic data. The effective Hamiltonian theory provides a universal procedure of extraction of these parameters. It has therefore been used to check the accuracy of the standard model and to propose improved models when necessary. Finally, the anisotropy parameters have been rationalized in several cases by using the quasi-degenerate perturbation theory