Ferromagnetic coupling induced by spin-orbit coupling in dipyridylamide linear trinuclear Cu-Pd-Cu and Cu-Pt-Cu complexes

The mechanism of the magnetic coupling in the [CuMCu(pda)4Cl2] complexes with M = Pd, Pt is analyzed. First principles calculations based on the wave function theory are performed (DDCI + SO-RASSI): it is shown that the interaction without spin-orbit coupling is antiferromagnetic while the contribution due to the spin-orbit is ferromagnetic. The agreement between calculations and experiment is very good for the CuPdCu complex but is lesser for the CuPtCu complex. A Hubbard model is used in order to rationalize these results: this shows that the two d frontier orbitals of the central atom play a key role in these two interactions. Although the model parameters extracted from CASCI calculations do not permit to recover the order of magnitude of the interactions, it allows understanding the main interactions that give physical insight.

RésuméLe mécanisme du couplage magnétique dans les complexes [CuMCu(pda)4Cl2] a été analysé dans le cas où M = Pd, Pt, à l’aide de calculs effectués à partir des premiers principes dans le cadre de la théorie de la fonction d’onde. Ces calculs DDCI + SO-RASSI ont montré que l’interaction sans couplage spin–orbite est antiferromagnétique, alors que la contribution due au spin-orbite est ferromagnétique. L’accord quantitatif entre les calculs et l’expérience est excellent pour CuPdCu, mais moins bon pour CuPtCu. Les résultats obtenus sont interprétés à partir d’un modèle de Hubbard : on montre que les deux orbitales frontières d de l’atome central jouent un rôle essentiel dans ces deux interactions. Bien que les paramètres modèles extraits des calculs CASCI ne permettent pas de retrouver l’ordre de grandeur des interactions, le modèle permet de comprendre leur nature et d’en interpréter le sens physique.