Anisotropía Magnética en Imanes Moleculares y Qubits con Complejos Metálicos de Espín ½

[spa] Esta tesis presenta una serie de estudios computacionales basados en métodos de estructura electrónica en los que se analizan la anisotropía magnética y las propiedades derivadas de esta en complejos magnéticos candidatos a imán molecular y bit cuántico con la particularidad de tener un espín...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Amoza Dávila, Martín
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2019
País:España
Institución:Universidad de Barcelona
Repositorio:Dipòsit Digital de la UB
OAI Identifier:oai:diposit.ub.edu:2445/144799
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/2445/144799
http://hdl.handle.net/10803/667860
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Imants
Metalls de transició
Magnets
Transition metals
Descripción
Sumario:[spa] Esta tesis presenta una serie de estudios computacionales basados en métodos de estructura electrónica en los que se analizan la anisotropía magnética y las propiedades derivadas de esta en complejos magnéticos candidatos a imán molecular y bit cuántico con la particularidad de tener un espín total S = ½. En los primeros tres capítulos de esta tesis se estudian complejos de metales de transición. Por otro lado, el cuarto y último capítulo se centra en analizar complejos de lantánidos, concretamente de YbIII. En el primer capítulo se incluye un trabajo a través del cual se relaciona la configuración electrónica y la geometría de coordinación de un compuesto con su anisotropía magnética, en la forma del tensor g. Se puede establecer dicha conexión gracias a la dependencia del tensor g con la energía de los orbitales d. Esta energía se obtiene mediante cálculos ab initio analizados con el modelo de AILFT. Estos se realizan a partir de la función de onda obtenida en cálculos NEVPT2 realizados en modelos sencillos [MIILn], siendo MII el correspondiente metal divalente de la primera serie de transición con S = ½, L ligandos NH3 Cl- y n un número de coordinación entre 2 y 8. La observación de una anisotropía magnética de eje fácil fuerte indicar la presencia de un posible imán unimolecular mientras que una anisotropía débil es adecuada para presentar comportamiento de bit cuántico. El segundo capítulo realizado en colaboración con el grupo de “Molecular Magnetism and Quantum Computing” dirigido por el Dr. Alejandro Gaita Ariño del Institut de Ciència Molecular de Valencia (ICMol), se centra en el estudio del acoplamiento espín-fonón en tres bits cuánticos de VIV: [VOPc], [VO(dmit)2]2- y [V(dmit)3]2- donde Pc es el ligando ftalocianina y dmit es el ligando 2-tioxo-1,3-ditiol-4,5-ditiolato. A través de la variación que se produce en la anisotropía magnética al deformarmse las distintas moléculas debido al movimiento de cada modo vibracional, se calculó la fuerza del acoplamiento espín-fonón correspondiente a los distintos estados vibracionales, mediante cálculos a nivel NEVPT2/AILFT. Esta magnitud se utilizó para entender las diferencias en los tiempos de coherencia para los distintos sistemas estudiados. El tercer capítulo, finalizando el bloque dedicado a metales de transición, recopila una serie de colaboraciones con distintos grupos experimentales. Se realizó un análisis computacional similar al delos capítulos anteriores para cada compuesto en concreto: estudio de la estructura electrónica mediante cálculos NEVPT2/AILFT, anisotropía magnética en base a los orbitales d de cada compuesto, y comparación de las distintas propiedades magnéticas calculadas con las medidas experimentales. Además, se realizó el ajuste de los tiempos de relajación del espín, examinando los distintos mecanismos de relajación posibles en cada caso. En el último capítulo se analizó el caso del YbIII, un lantánido con S = ½, haciendo uso de cálculos CASPT2+RASSI con el programa MOLCAS. Dichos cálculos de estructura electrónica se realizaron en una serie de modelos [Yb(H2O)n]3+ y [Yb(OH)3(H2O)n-3], utilizando geometrías ideales para números de coordinación entre 2 y 10. Estos cálculos muestran el efecto de la geometría de coordinación y la distribución de carga de los ligandos sobre propiedades fundamentales como la energía de los distintos estados electrónicos, la anisotropía magnética del estado fundamental, o las probabilidades para los distintos mecanismos de relajación. A partir de estos resultados se explican las propiedades como imanes unimoleculares de los sistemas de YbIII encontrados en la bibliografía y se propusieron una serie de geometrías adecuadas para el fenómeno de imán unimolecular en estos sistemas.

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