Spin polarised Heusler compounds

In der vorliegenden Dissertation dient ein einfaches Konzept zur Systematisierung der Suche nach neuen Materialien mit hoher Spinpolarisation. Dieses Konzept basiert auf zwei semi-empirischen Modellen. Zum einen kann die Slater-Pauling Regel zur Abschätzung magnetischer Momente verwendet werden. Dieses Modell wird dabei durch Rechnungen zur elektronischen Struktur unterstützt. Das zweites Modell kann insbesondere für die Co2YZ Heusler Verbindungen beim Vergleich ihrer magnetischen Eigenschaften gefunden werden. Für diese Verbindungen ergibt sich eine scheinbare lineare Abhängigkeit der Curie-Temperatur beim Auftragen als Funktion des magnetischen Momentes. Angeregt durch diese Modelle wurde die Heusler Verbindung Co2FeSi nochmals detailliert im Hinblick auf ihre geometrische und magnetische Struktur hin untersucht. Als Methoden dienten dabei die Pulver-Röntgenbeugung, die EXAFS Spektroskopie, Röntgen Absorptions- and Mößbauer Spektroskopie sowie Hoch- und Tieftemperatur Magnetometrie, XMCD and DSC. Die Messungen zeigten, dass es sich bei Co2FeSi um das Material mit dem höchsten magnetischen Moment (6 B) und der höchsten Curie Temperatur (1100 K) sowohl in der Klasse der Heusler Verbindungen als auch in der Klasse der halbmetallischen Ferromagnete handelt. Zusätzlich werden alle experimentellen Ergebnisse durch detaillierte Rechnungen zur elektronischen Struktur unterstützt. Die gleichen Konzepte wurden verwendet, um die Eigenschaften der Heusler Verbindung Co2Cr1-xFexAl vorherzusagen. Die elektronische Struktur und die spektroskopischen Eigenschaften wurden mit der voll-relativistischen Korringa-Kohn-Rostocker Methode berechnet, unter Verwendung kohärenter Potentialnäherungen um der zufälligen Verteilung von Cr und Fe Atomen sowie zufälliger Unordnung Rechnung zu tragen. Magnetische Effekte wurden durch die Verwendung Spin-abhängiger Potentiale im Rahmen der lokalen Spin-Dichte-Näherung mit eingeschlossen. Die strukturellen und chemischen Eigenschaften der quaternären Heusler Verbindung Co2Cr1-xFexAl wurden an Pulver und Bulkproben gemessen. Die Fernordnung wurde mit der Pulver Röntgenbeugung und Neutronenbeugung untersucht, während die Nahordnung mit der EXAFS Spektroskopie aufgeklärt wurde. Die magnetische Struktur von Pulver und Bulkproben wurde mitttels 57Fe-Mößbauer Spektroskopie gemessen. Die chemische Zusammensetzung wurde durch XPS analysiert. Die Ergebnisse dieser Methoden wurden verglichen, um eine Einsicht in die Unterschiede zwischen Oberflächen und Volumeneigenschaften zu erlangen sowie in das Auftreten von Fehlordnung in solchen Verbindungen. Zusätzlich wurde XMCD an den L3,2 Kanten von Co, Fe, and Cr gemessen, um die elementspezifischen magnetischen Momente zu bestimmen. Rechnungen und Messungen zeigen dabei eine Zunahme des magnetischen Momentes bei steigendem Fe-Anteil. Resonante Photoemission mit weicher Röntgenstrahlung sowie Hochenergie Photoemission mit harter Röntgenstrahlung wurden verwendet, um die Zustandsdichte der besetzten Zustände in Co2Cr0.6Fe0.4Al zu untersuchen. Diese Arbeit stellt außerdem eine weitere, neue Verbindung aus der Klasse der Heusler Verbindungen vor. Co2CrIn ist L21 geordnet, wie Messungen mittels Pulver Röntgenbeugung zeigen. Die magnetischen Eigenschaften wurden mit magnetometrisch bestimmt. Co2CrIn ist weichmagnetisch mit einer Sättigungsmagnetisierung von 1.2B bei 5 K. Im Gegensatz zu den bereits oben erwähnten Co2YZ Heusler Verbindungen ist Co2CrIn kein halbmetallischer Ferromagnet. Im Rahmen dieser Arbeit wird weiterhin eine Regel zur Vorhersage von halbmetallischen komplett kompensierten Ferrimagneten in der Klasse der Heusler Verbindungen vorgestellt. Dieses Konzept resultiert aus der Kombination der Slater-Pauling Regel mit der Kübler-Regel. Die Kübler Regel besagt, dass Mn auf der Y Position zu einem hoch lokalisierten magnetischen Moment tendiert. Unter Verwendung dieses neuen Konzeptes werden für einige Kandidaten in der Klasse der Heusler Verbindungen die Eigenschaft des halbmetallischen komplett kompensierten Ferrimagnetismus vorhergesagt. Die Anwendung dieses Konzeptes wird anhand von Rechnungen zur elektronischen Struktur bestätigt.

Magnetische Wechselwirkung Spin-Austauschgekoppelter Systeme mit Nitroxid und Nitronyl-Nitroxid Radikalen

Bei der Untersuchung molekularer magnetischer Materialien spielen Metall-Radikal Verbindungen eine bedeutende Rolle. Ein Forschungsschwerpunkt stützt sich auf die Familie der Nitronyl-Nitroxid (NIT) Radikale, die sich durch eine hohe chemische Stabilität auszeichnen. Im sogenannten „Metall-Radikal Ansatz“ wurden die starken Austauschwechselwirkungen zwischen stabilen Radikalen und Übergangsmetallionen in mehrdimensionalen Netzwerken ausgiebig untersucht. Um diese Netzwerke mit NIT Radikalen aufzubauen, müssen zusätzliche funktionelle Gruppen, mit einem Abstand zur spintragenden Einheit, in das Molekül eingebaut werden. Dies kann zu einer zusätzlichen schwachen Spinaustauschwechselwirkung führen. Um diese Wechselwirkung zwischen Metalldimeren mit einem einzelnen Benzoat annalogen NIT-Radikal zu untersuchen, wurden dimere Mangan(II), Kobalt(II) und Zink(II) Komplexe mit dem Chelatliganden N,N,N',N'-Tetrakis(2-benzimid-azolylalkyl)-2-hydroxy-1,3-diamino-propan synthetisiert und zusätzlich über eine periphere Carboxylat Gruppe eines NIT Radikals verbrückt.rnDie Messungen der magnetischen Suszeptibilität weisen auf eine dominante antiferromagnetische Wechselwirkung in der Metall-Radikal Verbindung hin, bei der es sich um die Spin-Austauschwechselwirkung innerhalb des Metalldimers handelt. Durch den Vergleich mit analogen Nitrobenzoat- verbrückten Mangan(II) und Kobalt(II) Verbindungen konnte gezeigt werden, dass keine Metall-Radikal Wechselwirkung beobachtet wird, obwohl eine Wechselwirkung der pi*-orbitale mit den delokalisierten pi-System des Phenylrings durch Spin-Polarisation grundsätzlich möglich ist. Auch ESR - Messungen bestätigen dies, da der Spingrundzustand das anisotrope Signal des freien NIT Radikals aufweist. Das Radikal verhält sich somit wie ein isoliertes S=1/2 Spin-Zentrum, was zusätzlich durch DFT-Rechnungen bekräftigt werden konnte. Zusammenfassend führt also die Koordination eines NIT-Benzoats an ein antiferromagnetisch gekoppeltes Metalldimer nur zur Anhebung des Spingrundzustandes und hat keinen signifikanten Effekt auf die Austauschwechselwirkung. Um trotzdem eine Metall-Radikal Wechselwirkung beobachten zu können, ist es notwendig Koordinationsverbindungen zu synthetisieren in denen hohe Spingrundzustände besetzt werden. Dies trifft auf das analoge Kupferdimer zu, wofür eine ferromagnetische Wechselwirkung zu beobachten ist.rnNach den Regeln der Spin-Polarisation müsste die Verkürzung des Austauschpfades um eine Bindung zu einer Umkehrung des Vorzeichens der magnetischen Wechselwirkung führen. Diese Verkürzung kann man durch die Verwendung des alternativen stabilen NOA-Radikals (tert-Butyl Nitroxid) erreichen. Sowohl das NIT als auch das NOA-Radikal werden an ein Kupfer(II)-dimer koordiniert, das durch die Verwendung des oben erwähnten N6O-Liganden gebildet wurde. In der Modellverbindung, ohne einen paramagnetischen Substituenten am Benzoat, zeigen die Kupferionen eine ferromagnetische Wechselwirkung mit einem Triplett Grundzustand, dessen Existenz durch die Messung der magnetischen Suszeptibilität und ESR-Spektroskopie belegt werden kann. Aufgrund der nahezu identischen Koordinationsumgebung bleibt bei allen synthetisierten Verbindungen die Kupfer-Kupfer Wechselwirkung dabei gleich. Die Daten von ESR und magnetischen Messungen zeigen weiterhin auf eine signifikante zusätzliche Metall-Radikal Wechselwirkung hin. Bei der NIT-Verbindung ist diese Austauschwechselwirkung schwach antiferromagnetisch, während die NOA-Verbindung eine schwache ferromagnetische Kopplung aufzeigt. Diese Resultate können durch DFT Rechnungen bekräftigt werden. Der Vorzeichenwechsel des Kopplungsparameters kann durch die Verkürzung des Austauschpfades vom NIT zum NOA-Benzoat um eine Bindung erklärt werden. Durch die Wahl von geeigneten Radikal- Liganden und Metallionen, zeigt sich die Möglichkeit, Systeme zu erzeugen, in denen die Radikal-Metall Wechselwirkung auch über größere Distanzen den Spin-Grundzustand des gesamten Systems signifikant beeinflussen kann. die Anwendung dieses Konzeptes auf Metall-Radikal Cluster System sollte Von großem Interesse sein.rn

Neuartige kryogene Penning-Falle für den Nachweis von Spin-Übergängen eines Protons und Bestimmung seines g-Faktors

In dieser Arbeit wird der Entwurf, der Aufbau, die Inbetriebnahme und die Charakterisierung einer neuartigen Penning-Falle im Rahmen des Experiments zur Bestimmung des g-Faktors des Protons präsentiert. Diese Falle zeichnet sich dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien eines äußeren homogenen Magnetfeldes durch eine ferromagnetische Ringelektrode im Zentrum der Falle verzerrt werden. Der inhomogene Anteil des resultierenden Magnetfeldes, die sogenannte magnetische Flasche, lässt sich durch den Koeffizient B2 = 297(10) mT/mm2 des Terms zweiter Ordnung der Ortsabhängigkeit des Feldes quantifizieren. Eine solche ungewöhnlich starke Feldinhomogenität ist Grundvoraussetzung für den Nachweis der Spinausrichtung des Protons mittels des kontinuierlichen Stern-Gerlach-Effektes. Dieser Effekt basiert auf der im inhomogenen Magnetfeld entstehenden Kopplung des Spin-Freiheitsgrades des gefangenen Protons an eine seiner Eigenfrequenzen. Ein Spin-Übergang lässt sich so über einen Frequenzsprung detektieren. Dabei ist die nachzuweisende Änderung der Frequenz proportional zu B2 und zum im Fall des Protons extrem kleinen Verhältnis zwischen seinem magnetischen Moment nund seiner Masse. Die durch die benötigte hohe Inhomogenität des Magnetfeldes bedingten technischen Herausforderungen erfordern eine fundierte Kenntnis und Kontrolle der Eigenschaften der Penning-Falle sowie der experimentellen Bedingungen. Die in der vorliegenden Arbeit entwickelte Penning-Falle ermöglichte den erstmaligen zerstörungsfreien Nachweis von Spin-Quantensprüngen eines einzelnen gefangenen Protons, was einen Durchbruch für das Experiment zur direkten Bestimmung des g-Faktors mit der angestrebten relativen Genauigkeit von 10−9 darstellte. Mithilfe eines statistischen Verfahrens ließen sich die Larmor- und die Zyklotronfrequenz des Protons im inhomogenen Magnetfeld der Falle ermitteln. Daraus wurde der g-Faktor mit einer relativen Genauigkeit von 8,9 × 10−6 bestimmt. Die hier vorgestellten Messverfahren und der experimentelle Aufbau können auf ein äquivalentes Experiment zur Bestimmung des g-Faktors des Antiprotons zum Erreichen der gleichen Messgenauigkeit übertragen werden, womit der erste Schritt auf dem Weg zu einem neuen zwingenden Test der CPT-Symmetrie im baryonischen Sektor gemacht wäre.

Quantum Energy Teleportation Between Spin Particles in a Gibbs State

Energy in a multipartite quantum system appears from an operational perspective to be distributed to some extent non-locally because of correlations extant among the system's components. This non-locality allows users to transfer, in effect, locally accessible energy between sites of different system components by local operations and classical communication (LOCC). Quantum energy teleportation is a three-step LOCC protocol, accomplished without an external energy carrier, for effectively transferring energy between two physically separated, but correlated, sites. We apply this LOCC teleportation protocol to a model Heisenberg spin particle pair initially in a quantum thermal Gibbs state, making temperature an explicit parameter. We find in this setting that energy teleportation is possible at any temperature, even at temperatures above the threshold where the particles' entanglement vanishes. This shows for Gibbs spin states that entanglement is not fundamentally necessary for energy teleportation; correlation other than entanglement can suffice. Dissonance-quantum correlation in separable states-is in this regard shown to be a quantum resource for energy teleportation, more dissonance being consistently associated with greater energy yield. We compare energy teleportation from particle A to B in Gibbs states with direct local energy extraction by a general quantum operation on B and find a temperature threshold below which energy extraction by a local operation is impossible. This threshold delineates essentially two regimes: a high temperature regime where entanglement vanishes and the teleportation generated by other quantum correlations yields only vanishingly little energy relative to local extraction and a second low-temperature teleportation regime where energy is available at B only by teleportation.

Microscopic theory of cooperative spin crossover: Interaction of molecular modes with phonons

In this article, we present a new microscopic theoretical approach to the description of spin crossover in molecular crystals. The spin crossover crystals under consideration are composed of molecular fragments formed by the spin-crossover metal ion and its nearest ligand surrounding and exhibiting well defined localized (molecular) vibrations. As distinguished from the previous models of this phenomenon, the developed approach takes into account the interaction of spin-crossover ions not only with the phonons but also a strong coupling of the electronic shells with molecular modes. This leads to an effective coupling of the local modes with phonons which is shown to be responsible for the cooperative spin transition accompanied by the structural reorganization. The transition is characterized by the two order parameters representing the mean values of the products of electronic diagonal matrices and the coordinates of the local modes for the high- and low-spin states of the spin crossover complex. Finally, we demonstrate that the approach provides a reasonable explanation of the observed spin transition in the [Fe(ptz)6](BF4)2 crystal. The theory well reproduces the observed abrupt low-spin → high-spin transition and the temperature dependence of the high-spin fraction in a wide temperature range as well as the pronounced hysteresis loop. At the same time within the limiting approximations adopted in the developed model, the evaluated high-spin fraction vs. T shows that the cooperative spin-lattice transition proves to be incomplete in the sense that the high-spin fraction does not reach its maximum value at high temperature.

Exponential decay of spin-spin correlation between distant defect states produced by contour hydrogenation of polycyclic aromatic hydrocarbon molecules

The first few low-lying spin states of alternant polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) molecules of several shapes showing defect states induced by contour hydrogenation have been studied both by ab initio methods and by a precise numerical solution of Pariser-Parr-Pople (PPP) interacting model. In accordance with Lieb's theorem, the ground state shows a spin multiplicity equal to one for balanced molecules, and it gets larger values for imbalanced molecules (that is, when the number of π electrons on both subsets is not equal). Furthermore, we find a systematic decrease of the singlet-triplet splitting as a function of the distance between defects, regardless of whether the ground state is singlet or triplet. For example, a splitting smaller than 0.001 eV is obtained for a medium size C46H28 PAH molecule (di-hydrogenated [11]phenacene) showing a singlet ground state. We conclude that π electrons unbound by lattice defects tend to remain localized and unpaired even when long-range Coulomb interaction is taken into account. Therefore they show a biradical character (polyradical character for more than two defects) and should be studied as two or more local doublets. The implications for electron transport are potentially important since these unpaired electrons can trap traveling electrons or simply flip their spin at a very small energy cost.

Mössbauer spectroscopic study of the thermal spin crossover in [Fe(II)(isoxazole)6](ClO4)2

The Fe Mössbauer spectroscopy of mononuclear [Fe(II)(isoxazole)](ClO) has been studied to reveal the thermal spin crossover of Fe(II) between low-spin (S = 0) and high-spin (S = 2) states. Temperaturedependent spin transition curves have been constructed with the least-square fitted data obtained from the Mössbauer spectra measured at various temperatures between 84 and 270 K during a cooling and heating cycle. This compound exhibits an unusual temperature-dependent spin transition behaviour with T(?) = 223 and T(?) = 213 K occurring in the reverse order in comparison to those observed in SQUID observation and many other spin transition compounds. The compound has three high-spin Fe(II) sites at the highest temperature of study of which two undergo spin transitions. The compound seems to undergo a structural phase transition around the spin transition temperature, which plays a significant role in the spin crossover behaviour as well as the magnetic properties of the compound at temperatures below T. The present study reveals an increase in high-spin fraction upon heating in the temperature range below T, and an explanation is provided.

Equilibrium properties of disordered spin models with two-scale interactions

Methods for understanding classical disordered spin systems with interactions conforming to some idealized graphical structure are well developed. The equilibrium properties of the Sherrington-Kirkpatrick model, which has a densely connected structure, have become well understood. Many features generalize to sparse Erdös- Rényi graph structures above the percolation threshold and to Bethe lattices when appropriate boundary conditions apply. In this paper, we consider spin states subject to a combination of sparse strong interactions with weak dense interactions, which we term a composite model. The equilibrium properties are examined through the replica method, with exact analysis of the high-temperature paramagnetic, spin-glass, and ferromagnetic phases by perturbative schemes. We present results of replica symmetric variational approximations, where perturbative approaches fail at lower temperature. Results demonstrate re-entrant behaviors from spin glass to ferromagnetic phases as temperature is lowered, including transitions from replica symmetry broken to replica symmetric phases. The nature of high-temperature transitions is found to be sensitive to the connectivity profile in the sparse subgraph, with regular connectivity a discontinuous transition from the paramagnetic to ferromagnetic phases is apparent.

Observation of a 331 K (58 °C) spin transition for bis[hydrotris(1,2,4-triazol-1-yl)borate]iron(II) by variable temperature infrared spectroscopy and magnetic susceptibility measurements

Fe{HB(CHN)} is observed by variable temperature infrared and magnetic studies to have a spin transition between the low spin S = 0 and high spin S = 2 states at 331 K (58 °C) with thermal hysteresis of ~1.5 K. Changes in the triazole ligand IR absorptions demonstrate that distant non-metal-ligand vibrations are altered upon the change in electronic structure associated with the spin-crossover can be used to monitor the the spin-crossover transition.

Study of thermal spin crossover in [Fe(II)(isoxazole)6](BF4)2 with Mössbauer spectroscopy

57Fe Mössbauer spectroscopy of the mononuclear [Fe(II)(isoxazole)6](BF4) 2compound has been studied to reveal the thermal spin crossover of Fe(II) between low-spin (S = 0) and high-spin (S = 2) states. A temperature-dependent spin transition curve has been constructed with the least-square fitted data obtained from the Mössbauer spectra measured at various temperatures in the 240-60K range during the cooling and heating cycle. The compound exhibits a temperature-dependent two-step spin transition phenomenon with Tsco (step 1) = 92 and Tsco (step2) = 191K. The compound has three high-spin Fe(II) sites at the highest temperature of study; among them, two have slightly different coordination environments. These two Fe(II) sites are found to undergo a spin transition, while the third Fe(II) site retains the high-spin state over the whole temperature range. Possible reasons for the formation of the two steps in the spin transition curve are discussed. The observations made from the present study are in complete agreement with those envisaged from earlier magnetic and structural studies made on [Fe(II)(isoxazole)6](BF4)2, but highlights the nature of the spin crossover mechanism.

The mutable nature of particle-core excitations with spin in the one-valence-proton nucleus Sb-133

The gamma-ray decay of excited states of the one-valence-proton nucleus Sb-133 has been studied using cold-neutron induced fission of U-235 and Pu-241 targets, during the EXILL campaign at the ILL reactor in Grenoble. By using a highly efficient HPGe array, coincidences between gamma-rays prompt with the fission event and those delayed up to several tens of microseconds were investigated, allowing to observe, for the first time, high-spin excited states above the 16.6 mu s isomer. Lifetimes analysis, performed by fast-timing techniques with LaBr3(Ce) scintillators, revealed a difference of almost two orders of magnitude in B(M1) strength for transitions between positive-parity medium-spin yrast states. The data are interpreted by a newly developed microscopic model which takes into account couplings between core excitations (both collective and non-collective) of the doubly magic nucleus Sn-132 and the valence proton, using Skyrme effective interaction in a consistent way. The results point to a fast change in the nature of particle-core excitations with increasing spin. (C) 2016 The Authors. Published by Elsevier B.V. This is an open access article under the CC BY license.

High-precision force sensing using a single trapped ion

We introduce quantum sensing schemes for measuring very weak forces with a single trapped ion. They use the spin-motional coupling induced by the laser-ion interaction to transfer the relevant force information to the spin-degree of freedom. Therefore, the force estimation is carried out simply by observing the Ramsey-type oscillations of the ion spin states. Three quantum probes are considered, which are represented by systems obeying the Jaynes-Cummings, quantum Rabi (in 1D) and Jahn-Teller (in 2D) models. By using dynamical decoupling schemes in the Jaynes-Cummings and Jahn-Teller models, our force sensing protocols can be made robust to the spin dephasing caused by the thermal and magnetic field fluctuations. In the quantum-Rabi probe, the residual spin-phonon coupling vanishes, which makes this sensing protocol naturally robust to thermally-induced spin dephasing. We show that the proposed techniques can be used to sense the axial and transverse components of the force with a sensitivity beyond the yN/\wurzel{Hz}range, i.e. in the xN/\wurzel{Hz}(xennonewton, 10^−27). The Jahn-Teller protocol, in particular, can be used to implement a two-channel vector spectrum analyzer for measuring ultra-low voltages.

Iron(II) spin transition complexes with dendritic ligands, Part I

The ligands G1- and G2-oligo (benzyl ether) (PBE) dendrons and their iron(II) complexes [Fe(Gn-PBE)3]A2·xH2O (with n = 1, 2 and A = triflate, tosylate) were prepared. The magnetic properties of the complexes were investigated by a SQUID magnetometer. All complexes exhibit gradual spin transition below room temperature. At very low temperatures the magnetic behaviour reflects zero-field splitting (ZFS) effects. 57Fe-Mössbauer spectroscopy was performed to distinguish between ZFS of high spin species and spin state conversion into the low spin state. Further characterisation was carried out by thermogravimetric analysis (TGA) and FT-IR spectroscopy. Structural features have been determined by powder XRD measurements.

Iron(II) spin-transition complexes with dendritic ligands, part II

The dendritic triazole-based complexes \[Fe(G1-BOC)3](triflate) 2·xH2O (1; G1-BOC = tert-butyl {3-\[3-(3-tert- butoxycarbonylaminopropyl)-5-(\[1,2,4]triazol-4-ylcarbamoyl)-phenyl]propyl} carbamate, triflate = CF3SO3-), \[Fe(G1-BOC) 3]-(tosylate)2·xH2O(2;tosylate = p-CH3PhSO3-),\[Fe(G1-DPBE)3]-(triflate) 2·xH2O {3; G1-DPBE = 3,5-bis(3,5- didodecaoxybenzyloxy)-N-\[1,2,4]triazol-4-ylbenzamide}, \[Fe(G1-DPBE) 3]-(tosylate)2·xH2O (4) and \[Fe(G1-DPBE)3](BF4)2·xH2O (5) were designed and synthesized. Magnetic and thermal properties of these novel complexes were characterized by magnetic susceptibility measurements, 57Fe Mössbauer spectroscopy and thermogravimetric analysis or differential scanning calorimetry, respectively. All dendritic complexes under study show different spin-transition behaviour with respect to the nature of different dendritic ligands and counteranions. Complexes 1 and 2 have pronounced effects of a spin-state change during the first heating process and gradual spintransition properties for further temperature treatments, whereas 3 and 4 exhibited a very sharp spin-state change in the first heating procedures. Complex 5 showed a gradual spin-transition curve. In this paper, we report how the magnetic properties of these complexes are correlated with noncoordinated water molecules and their effects on spin states.

Void Geometry Driven Spin Crossover in Zeolite-Encapsulated Cobalt Tris(bipyridyl) Complex Ion

The cobalt(II) tris(bipyridyl) complex ion encapsulated in zeolite-Y supercages exhibits a thermally driven interconversion between a low-spin and a high-spin state-a phenomenon not observed for this ion either in solid state or in solution. From a comparative study of the magnetism and optical spectroscopy of the encapsulated and unencapsulated complex ion, supported by molecular modeling, such spin behavior is shown to be intramolecular in origin. In the unencapsulated or free state, the [Co(bipy)(3)](2+) ion exhibits a marked trigonal prismatic distortion, but on encapsulation, the topology of the supercage forces it to adopt a near-octahedral geometry. An analysis using the angular overlap ligand field model with spectroscopically derived parameters shows that the geometry does indeed give rise to a low-spin ground state, and suggests a possible scenario for the spin state interconversion.