Interaction of [Er(HL)(L)]·4CHCl3·H2O Single-Ion Magnet Complexes with Ferromagnetic Microparticles

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A new method is developed to control the spin relaxation in single-molecular magnets (SMMs) in order to eliminate spin decoherence to the level acceptable for quantum computing at a relaxation frequency of about 102 Hz and a temperature of 2 K. A significant part of the SMMs has rapid magnetic relaxation proceeding through several parallel channels sensitive to the presence of an external magnetic field. Some of the relaxation channels in such materials (also called single-ion magnets (SIMs)) are suppressed using an electromagnet in macroscopic volumes of complexes. This is unacceptable when individual SIM complexes are used as qubits and forces us to look for ways to use a local magnetic field and other types of complex interactions in a specially selected environment, which provides the Zeeman interaction in the absence of an external field. We demonstrate that a composite material made of SIM complexes with Er3+ ions and ferromagnetic microparticles exhibits a remanent magnetization, which is sufficient to decrease the spin relaxation frequency in the volume. In magnitude, this effect competes with the well-known effect of hybridization of the orbitals of a complex during its interaction with a metallic surface. Therefore, the microstructuring of an array of complexes in a ferromagnetic matrix can be used to create local regions with a controlled magnetic relaxation frequency

About the authors

O. V Koplak

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences; First Moscow State Medical University

Email: spintronics2022@yandex.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia; 119991, Moscow, Russia

E. V Dvoretskaya

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: spintronics2022@yandex.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

E. I Kunitsyna

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: spintronics2022@yandex.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

R. B Morgunov

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: spintronics2022@yandex.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

References

  1. M. Mannini, F. Pineider, P. Sainctavit et al., Nat. Mater. 8, 194 (2009).
  2. R. Mitsuhashi, K. S. Pedersen, T. Ueda et al., Chem.Commun. 54, 8869 (2018).
  3. M. Brzozowska, G. Handzlik, M. Zychowicz et al., Magnetochemistry 7, 125 (2021).
  4. A. Zabala-Lekuona, J. M. Seco, and E. Colacio, Coord. Chem. Rev. 441, 213984 (2021).
  5. M. N. Leuenberger and D. Loss, Nature 410, 789 (2001).
  6. M. R. Wasielewski, M. D. E. Forbes, N. L. Frank et al., Nat. Rev. Chem. 4, 490 (2020).
  7. A. Gaita-Ari no, F. Luis, S. Hill et al., Nat. Chem. 11, 301 (2019).
  8. G. Serrano, L. Poggini, M. Briganti et al., Nat. Mater. 19, 546 (2020).
  9. E. Dvoretskaya, A. Palii, O. Koplak et al., J. Phys. Chem. Solids 157, 110210 (2021).
  10. J. D. Rinehart and J. R. Long, J. Am. Chem. Soc. 131, 12558 (2009).
  11. M. Ren, S. S. Bao, R. A. S. Ferreirac et al., Chem.Commun. 50, 7621 (2014).
  12. G. Albani, A. Calloni, M. S. Jagadeesh et al., J. Appl. Phys. 128, 035501 (2020).
  13. A. Lodi Rizzini, C. Krull, T. Balashov et al., Phys. Rev. Lett. 107, 177205 (2011).
  14. K. Kumar, O. Stefanczyk, S. Chorazy et al., Inorg. Chem. 58, 5677 (2019).
  15. T. A. Bazhenova, I. A. Yakushev, K. A. Lyssenko et al., Magnetochemistry 6, 60 (2020).
  16. J. T. Coutinho, L. C. J. Pereira, P. Martin-Ramos et al., Mater. Chem. Phys. 160, 429 (2015).
  17. H. Q. Ye, Z. Li, Y. Peng et al., Nat. Mater. 13, 382 (2014).
  18. R. Morgunov, A. Talantsev, E. Kunitsyna et al., IEEE Trans. Magn. 52, 1 (2016).
  19. E. Lucaccini, L. Sorace, M. Perfetti et al., Chem.Commun. 50, 1648 (2014).
  20. R. Jankowski, J. J. Zakrzewski, O. Surma et al., Inorg. Chem. Front. 6, 2423 (2019).
  21. L. Mu�nzfeld, C. Schoo, S. Bestgen et al., Nat.Commun. 10, 1 (2019).
  22. D. C. Izuogu, T. Yoshida, G. Cosquer et al., Chemistry A European J. 26, 6036 (2020).
  23. I. A. Ku�hne, L. Ungur, K. Esien et al., Dalt. Trans. 48, 15679 (2019).
  24. P. Shukla, S. Roy, D. Dolui et al., Eur. J. Inorg. Chem. 2020, 823 (2020).
  25. J. Mayans, Q. Saez, M. Font-Bardia et al., Dalt. Trans. 48, 641 (2019).
  26. Q. Zou, X. Da Huang, J. C. Liu et al., Dalt. Trans. 48, 2735 (2019).
  27. K. S. Cole and R. H. Cole, J. Chem. Phys. 9, 341 (1941).
  28. K. N. Shrivastava, Phys. Status Solidi 117, 437 (1983).
  29. Y. S. Ding, K. X. Yu, D. Reta et al., Nat.Commun. 9, 1 (2018).
  30. K. Diller, A. Singha, M. Pivetta et al., RSC Adv. 9, 34421 (2019).
  31. G. Handzlik, M. Magott, M. Arczy nski et al., Dalt. Trans. 49, 11942 (2020).
  32. H. Ogasawara, A. Kotani, R. Potze et al., Phys. Rev. B 44, 5465 (1991).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».