量子化学计算能够对分子、材料的多种性质，然而在一些磁性的系统中，对电子结构的相关仍具有较大难度。其中，三桥羟基组成的双核Cr组成的Kremer二聚体分子中含有两个反铁磁性耦合的Cr(III)金属离子，为量子计算化学研究磁性分子体系提供了非常好的研究平台。有鉴于此，明尼苏达大学Donald G. Truhlar、Laura Gagliardi等报道了通过基于大活动空间密度矩阵重归一化基组的多组态成对密度泛函理论对正确的自旋态排序、能级间距、磁耦合常数进行预测，并通过非成对自旋密度分析其中超交换作用起到的作用。本方法为设计分子磁体提供了理论支持。

本文要点：

（1）

对Kremer 二聚体分子，[L₂Cr(III)₂(μ-OH)₃]^3-（L=1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷）进行分析，该分子中包含两个反铁磁性Cr(III)金属中心和d³-d³电子结构，传统的量子化学理论中对该分子结构的分析结果中有一些缺陷：无法得到正确自旋顺序、磁耦合状态；无法正确理解两个自旋中心相互作用之间的磁耦合机理。

（2）

作者通过新近开发的成对密度泛函理论（pair-density functional theory）对该问题进行分析，并首次成功解决了以上两个问题。

参考文献

Prachi Sharma, Donald G. Truhlar*, and Laura Gagliardi*

Magnetic Coupling in a Tris-hydroxo-bridged Chromium Dimer Occurs Through Ligand Mediated Superexchange in Conjunction with Through- Space Coupling J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c06399

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c06399