We report on several discrete molecular transition metal- and lanthanide-containing polyoxo-tungstates and -molybdates with a focus on their magnetic properties. The polyanions discussed here all contain 3d paramagnetic centers and are mostly of the spherical {Mo132} Keplerate type, the cyclic {P8W48} type, the dimeric {XIII2W18} (X = As, Sb) type, and the dimeric, fused {Si2W18} type. The number of incorporated magnetic ions in the structures described here ranges from 3 to 30.

Abstract Single-molecule magnets display magnetic bistability of molecular origin, which may one day be exploited in magnetic data storage devices. Recently it was realised that increasing the magnetic moment of polynuclear molecules does not automatically lead to a substantial increase in magnetic bistability. Attention has thus increasingly focussed on ions with large magnetic anisotropies, especially lanthanides. In spite of large effective energy barriers towards relaxation of the magnetic moment, this has so far not led to a big increase in magnetic bistability. Here we present a comprehensive study of a mononuclear, tetrahedrally coordinated cobalt(II) single-molecule magnet, which has a very high effective energy barrier and displays pronounced magnetic bistability. The combined experimental-theoretical approach enables an in-depth understanding of the origin of these favourable properties, which are shown to arise from a strong ligand field in combination with axial distortion. Our findings allow formulation of clear design principles for improved materials.

Orbital angular momentum is a prerequisite for magnetic anisotropy, although in transition metal complexes it is typically quenched by the ligand field. By reducing the basicity of the carbon donor atoms in a pair of alkyl ligands, we synthesized a cobalt(II) dialkyl complex, Co(C(SiMe2ONaph)3)2 (where Me is methyl and Naph is a naphthyl group), wherein the ligand field is sufficiently weak that interelectron repulsion and spin-orbit coupling play a dominant role in determining the electronic ground state. Assignment of a non-Aufbau (d x2-y2 , d xy )3(d xz , d yz )3(d z2 )1 electron configuration is supported by dc magnetic susceptibility data, experimental charge density maps, and ab initio calculations. Variable-field far-infrared spectroscopy and ac magnetic susceptibility measurements further reveal slow magnetic relaxation via a 450-wave number magnetic excited state.

The successful development of a quantum computer would change the world, and current internet encryption methods would cease to function. However, no working quantum computer that even begins to rival conventional computers has been developed yet, which is due to the lack of suitable quantum bits. A key characteristic of a quantum bit is the coherence time. Transition metal complexes are very promising quantum bits, owing to their facile surface deposition and their chemical tunability. However, reported quantum coherence times have been unimpressive. Here we report very long quantum coherence times for a transition metal complex of 68 μs at low temperature (qubit figure of merit QM=3,400) and 1 μs at room temperature, much higher than previously reported values for such systems. We show that this achievement is because of the rigidity of the lattice as well as removal of nuclear spins from the vicinity of the magnetic ion. Long quantum coherence time is a fundamental requirement for the realization of any quantum-mechanically operating machine. Here, Bader et al.demonstrate a coherence time as long as 68 μs at low temperature and of 1 μs at room temperature for a transition metal complex.

Hydrogen spillover, transfer of H 2 from a metal surface to a support (often metal oxides), is pivotal for many heterogeneous catalytic processes, including Cu/ZnO and Cu/ZrO 2 catalyzed methanol synthesis. Little...

Control of individual spins at the atomic level holds great promise for miniaturized spintronics, quantum sensing, and quantum information processing. Both single atomic and molecular spin centers are prime candidates for these applications and are often individually addressed and manipulated using scanning tunneling microscopy (STM). In this work, we present a hybrid approach and demonstrate a robust method for self-assembly of magnetic organometallic complexes consisting of individual iron (Fe) atoms and molecules on a silver substrate using STM. We employ two types of molecules, bis(dibenzoylmethane) copper(II) [Cu(dbm)

The increasing miniaturization of everyday devices necessitates advancements in surface-sensitive techniques to access phenomena more effectively. Magnetic resonance methods, such as nuclear or electron paramagnetic resonance, play a crucial role due to their unique analytical capabilities. Recently, the development of a novel plasmonic metasurface resonator aimed at boosting the THz electron magnetic response in 2D materials resulted in a significant magnetic field enhancement, confirmed by both numerical simulations and experimental data. Yet, the mechanisms driving this resonance were not explored in detail. In this study, we elucidate these mechanisms using two semi-analytical models: one addressing the resonant behaviour and the other examining the orientation-dependent response, considering the anisotropy of the antennas and experimental framework. Our findings contribute to advancing magnetic spectroscopic techniques, broadening their applicability to 2D systems.