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Using a Radical Straitjacket to Enforce an Ultrashort Dy–Dy Distance and Thus Enhance Dipolar Interactions in a Dy$^{III}$$_2$ Dimer

Carter, Anthony B. 1; Braun, Jonas ORCID iD icon 1,2,3; Bodenstein, Tilmann 2; Pfleger, Rouven F. ORCID iD icon 1; Schulze, Michael ORCID iD icon 4; Kriese, Thomas 1; Habermann, Sebastian F. M. 1; Liu, Dan; Al-Kahtani, Abdullah A.; Moreno-Pineda, Eufemio 2,4; Anson, Christopher E. 1; Wernsdorfer, Wolfgang 4; Chibotaru, Liviu F.; Fink, Karin ORCID iD icon 2; Powell, Annie Katherine 1,2,3
1 Institut für Anorganische Chemie (AOC), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Physikalisches Institut (PHI), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract (englisch):

We present three air-stable radical-containing compounds, [M$^{III}$$_2$(phsq)$_4$(NO$_3$)$_2$(MeOH)$_2$]·2MeOH (M = Dy (1), Y (2), Gd (3); Hphsq = 9,10-phenanthrenesemiquinone), in which strong intramolecular inter-radical interactions force two lanthanide ions into close proximity and isolate them from the lattice. Magnetic measurements on (1) showed it to be an SMM with maxima in the ac susceptibility up to 18 K (1000 Hz). Modeling the magnetic data using three different analytical approaches reveals the absence of zero-field quantum tunneling of magnetization (ZFQTM) as a relaxation pathway. This is a result of significant internal magnetic fields identified by ab initio calculations that appear to quench the ZFQTM. This can be verified from measurements performed on an Y-doped sample (1a), which show that strong ZFQTM is present in the DyY analogue.


Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Anorganische Chemie (AOC)
Institut für Nanotechnologie (INT)
Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT)
Physikalisches Institut (PHI)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsdatum 29.12.2025
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 0020-1669, 1520-510X
KITopen-ID: 1000189427
Erschienen in Inorganic Chemistry
Verlag American Chemical Society (ACS)
Band 64
Heft 51
Seiten 25036 - 25043
Vorab online veröffentlicht am 15.12.2025
Schlagwörter Ab initio calculations, Ions, Lanthanides, Ligands, Magnetic properties
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