Magnetic resonance spectroscopy for the determination of magnetic anisotropy

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein grundlegendes Verständnis der Schlüsselfaktoren, welche die magnetische Anisotropie beeinflussen, zu erlangen. Im ersten Teil der Arbeit wurde ein neuartiges Messprinzip - lock-in-basierte Messungen in der Frequenzdomäne unter Verwendung einer Magnetfeldmodulation - entwickelt sowie dessen Tauglichkeit für die Messung an Einzelmolekülmagneten untersucht. Im zweiten und dritten Teil der Arbeit wurde eine Kombination von anspruchsvollen, modernen spektroskopischen Methoden verwendet, um verschiedene einkernige Komplexe, basierend auf Übergangsmetall- und Lanthanoid-Ionen, eingehend magnetisch zu untersuchen. Durch die Ergänzung der spektroskopischen Resultate mit magnetometrischen Messungen, ab initio Rechnungen sowie umfassender Analyse der erhaltenen Ergebnisse, wurden neue Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen chemischer Struktur und magnetischer Anisotropie erhalten. The goal of this thesis is to develop a fundamental understanding of the key factors influencing the magnetic anisotropy. In the first part of the thesis a new measurement approach - magnetic field modulation in lock-in based frequency-domain magnetic resonance spectroscopy - was developed and its suitability for measurements on single-molecule magnets was reviewed. In the second and third part of the thesis a combination of modern spectroscopic techniques was used to magnetically investigate various mononuclear complexes based on transition metal- and lanthanide ions. The spectroscopic study was supplemented by magnetometric measurements and ab initio calculations. The extensive analysis of the obtained results allowed us to improve the understanding of the relationship between chemical structure and magnetic anisotropy significantly.