Hình 3.7.Mật độ biến dạng điện tử (MDED) của các sandwichs 1-A-1 và 1-C- 1.Mật độ tại bề mặt là 0,006 e/Å3.Màu vàng hoặc màu nhạt ứng với ∆ρ < 0, màu
xanh hoặc màu đậm ứng với ∆ρ > 0.
Để làm sáng tỏ bản chất của tƣơng tác trao đổi trong các sandwichs, chúng tôi đã tính toán mật độ biến dạng điện tử của các sandwichs (MDED). MDED của các sandwichs đƣợc xác định bởi công thức,
∆ρ = ρsandwich – (ρradical ρdiamagnetic_molecule ρradical) (3.2) ở đây ρsandwich, ρradical, và ρdiamagnetic_molecule tƣơng ứng là mật độ điện tử của sandwich, phân tử từ tính cô lập, và phân tử phi từ cô lập.
Hình 3.8.MDED của các sandwichs2-A-2, 2-B-2 và 2-C-2. Mật độ tại bề mặt là 0,05 e/Å3. Màu vàng hoặc màu nhạt ứng với ∆ρ< 0, màu xanh hoặc màu đậm ứng
với ∆ρ> 0.
MDED của các sandwichs 1-A-1, 1-C-1, 2-A-2, 2-B-2, và 2-C-2 đƣợc biểu diễn trên các Hình 3.7 và 3.8. Màu vàng hoặc màu nhạt ứng với ∆ρ< 0, màu xanh
hoặc màu đậm ứng với ∆ρ> 0. Nhƣ đƣợc chỉ ra trên Hình 3.7, MDED của sandwich
1-A-1 là rất nhỏ so với sandwich 1-C-1. Điều này có nghĩa rằng mật độ điện tử của phân tử từ tính (1) và phân tử phi từ (A) chỉ bị thay đổi nhẹ khi chúng kết hợp với nhau để tạo thành sandwich 1-A-1. Ngƣợc lại, mật độ điện tử của phân tử (1) bị thay đổi mạnh khi nó kết hợp với phân tử (C) để tạo thành sandwich 1-C-1. Nhƣ một hệ quả, tƣơng tác giữa phân tử (1) và phân tử (A) trong sandwich 1-A-1 là yếu so với tƣơng tác giữa phân tử (1) và phân tử (C) trong sandwich 1-C-1. Đó là tại sao tƣơng tác trao đổi giữa các phân tử từ tính (1) trong sandwich 1-A-1 là yếu hơn đáng kể so với trong sandwich 1-C-1. Kết quả này chỉ ra rằng có một sự tƣơng quan mạnh giữa tƣơng tác trao đổi và MDED của các sandwichs.Sandwich có MDED càng lớn thì tƣơng tác trao đổi càng mạnh. Tuy nhiên, một sự so sánh giữa các sandwichs 2-A-2, 2-B-2, và 2-C-2 chỉ ra rằng MDED của các sandwichs là đáng kể, nhƣ đƣợc chỉ ra trên Hình 3.8, trong khi J của sandwich 2-A-2 là b hơn nhiều so với các sandwichs 2-B-2 và 2-C-2, nhƣ đƣợc chỉ ra trong ảng 3.1. Điều này làm nảy sinh câu hỏi cái gì là bản chất của tƣơng tác trao đổi trong các sandwichs. May mắn là bức tranh MDED của các sandwichs 2-A-2, 2-B-2, và 2-C-2 chỉ ra rằng
MDED của các sandwichs 2-B-2 và 2-C-2 hầu nhƣ có nguồn gốc từ sự dịch chuyển điện tử trong nội tại các phân tử thành phần cấu tạo nên các sandwichs này, trong khi MDED của các sandwich 2-A-2 là do cả sự dịch chuyển điện tích trong nội tại các phân tử thành phần cũng nhƣ sự chuyển điện tích giữa các phân tử thành phần. Kết quả này cho thấy rằng tƣơng tác trao đổi sắt từ có thể đƣợc tăng cƣờng bởi sự chuyển điện tích trong nội tại các phân tử thành phần của stack, trong khi nó có thể bị làm yếu bởi sự dịch chuyển điện tích giữa các phân tử thành phần của stack. Để làm sáng tỏ điều này, chúng tôi đã tính toán điện tích của phân tử phi từ của các sandwichs (∆n). Kết quả tính toán của chúng tôi cho thấy rằng ∆n có thể là âm hoặc dƣơng, nhƣ đƣợc liệt kê trong ảng 3.1. Nó có nghĩa rằng điện tử có thể đƣợc chuyển đến hoặc chuyển đi từ phân tử phi từ. Một sự so sánh giữa các sandwichs 1- A-1 và 1-C-1 chỉ ra rằng có một mối liên hệ giữa ∆n và J của các sandwichs.
Sandwich 1-C-1 có ∆n âm hơn so với sandwich 1-A-1, kết quả là J của sandwich 1- C-1 mạnh hơn so với sandwich 1-A-1, nhƣ trong ảng 3.1. Kết quả này chỉ ra rằng càng có nhiều điện tử đƣợc chuyển từ các phân tử có từ tính sang phân tử phi từ, tƣơng tác trao đổi trong các sandwichs càng mạnh. Tƣơng quan này cũng đƣợc quan sát thấy trong các sandwichs 2-A-2, 2-B-2, và 2-C-2. Kết quả này minh họa rằng hƣớng của sự chuyển điện tích trong các sandwichs đóng một vai trò cốt yếu đối với tƣơng tác trao đổi trong các sandwichs. Tƣơng tác sắt từ trong các sandwichs có thể đƣợc tăng cƣờng bởi sự chuyển điện tử từ phân tử có từ tính tới phân tử phi từ, trong khi sự chuyền điện tử theo chiều ngƣợc lại có thể làm suy yếu tƣơng tác trao đổi trong các sandwichs. Kết quả này gợi ý rằng tƣơng tác sắt từ trong các sandwichs có thể đƣợc tăng cƣờng bởi sử dụng các phân tử phi từ có độ âm điện lớn.