随着实验技术的不断发展和研究体系的不断丰富,人们相继在宏观体系中观测到了约瑟夫森效应、量子霍尔效应和A-B效应等宏观量子效应,它们不仅促进着新的物理理论发展,同时还具有重要的实际应用。本论文所研究的单分子磁体（Single-Molecule Magnets,SMMs）和金属有机框架（Metal-Organic Frameworks,MOFs）中的磁量子隧穿现象也属于宏观量子效应的范畴,主要内容包括两个部分,第一部分包括单分子磁体磁弛豫的研究及单分子磁体薄膜制备,第二部分包括金属有机框架中氢键对磁量子隧穿的调控以及实验中使用的基于霍尔效应交流磁化率测量装置的研发。以往研究表明,磁偶极相互作用、超精细相互作用和无序等因素都会对磁宏观量子隧穿的速率产生影响。Mn₁₂-Ac和Mn₁₂-tBuAc具有相同磁性核心和接近的晶格常数比（c/a）（两者的分子体积不同,前者晶格常数a和c比后者减少20%）,是近定量比较磁隧穿效应的理想研究对象。通过对两种单分子磁体的低温直流磁化率曲线进行微分,我们得到了各自的磁弛豫速率,经比较发现,在相同条件下,晶体中偶极相互作用较强的Mn₁₂-Ac磁弛豫速率明显慢于偶极相互作用较弱的Mn₁₂-tBuAc。为了定量比较两种晶体中超精细相互作用强度,我们在两种晶体上分别进行了“hole digging”实验来获得各自的超精细相互作用信息,结果表明两种晶体的超精细相互作用强度十分接近,两种晶体较大的磁弛豫速率差别并不来自于晶体的超精细相互作用。通过数值计算,我们得到了两种晶体内磁偶极场分别沿着易磁化轴分量H_dip,z和垂直分量H_dip,x,发现Mn₁₂-Ac中上述两个偶极场分量近似为Mn₁₂-tBuAc中的两倍。后续倾斜样品直流磁化率实验表明,Mn₁₂-Ac内较大H_dip,x引起的隧穿几率增加被H_dip,z阻碍磁量子隧穿的效果所掩盖,使得Mn₁₂-Ac的弛豫速率慢于Mn₁₂-tBuAc。单分子磁体中单个分子的磁学性质和宏观晶体相同,使其在高密度存储和自旋电子学器件等方面有着很大的应用前景。将单分子磁体晶体中的分子分散成低维体系是制备单分子器件的重要一步,我们使用Langmuir-Blodgett成膜法在Si（100）衬底上制备出Mn₁₂-tBuAc单分子层薄膜。进一步的结构表征表明该薄膜表面具有很高的平整度和均匀性。低温下薄膜的磁滞回线具有各向异性,表明薄膜内部分子排列具有一定的取向性且仍具有较强的磁各向异性。交流磁化率测量结果表明薄膜内存在两种具有不同磁各向异性势垒的分子,其中势垒较高的分子和原来晶体内部分子相同,而新出现的磁各向异性势垒降低的分子导致其磁弛豫速率加快。薄膜中的分子仍然保留有单分子磁体的特性,这一结果为以后基于单分子磁体器件的制备做好了前期准备。金属有机骨架[（CH₃）₂NH₂]Fe（HCOO）₃（简称DMFeF）中磁电耦合和磁量子隧穿的共存为实现在宏观晶体中利用非磁手段调控磁量子隧穿的研究提供了一个契机。我们通过改变DMFeF高温反铁电相变处（～163 K）的降温速率,在同一样品中制备出不同无序度氢键分布状态,通过比较不同氢键状态下低温（<20 K）直流磁化率和交流磁化率的曲线,我们发现氢键不仅可以影响DMFeF中单离子磁体成分比例,而且还会改变其磁各向异性势垒的高度。这是因为Fe²⁺周围的氧原子参与氢键后,氧原子的电子云分布发生变化,导致Fe²⁺所感受到的晶体场以及由晶体场决定的磁各向异性势垒也随之发生变化。我们的实验结果为利用非磁学手段调控磁量子隧穿提供了一个崭新的思路。在磁量子隧穿的研究中需要在极低频下（1 Hz以下）研究材料的交流磁化率响应,商用设备PPMS交流磁化率测量最低频率只到10 Hz。为了满足实验中对于低频交流磁化率测量的需求,我们设计并制备了基于霍尔效应的交流磁化率测量装置。与基于法拉第电磁感应定律的线圈探测方法相比,该装置的测量精度对频率依赖性不高,通过优化实验参数在频率低至0.7 Hz时具有高达10^-9emu的测量精度。此外,针对高频区测量较大的背底信号,我们还将相干双交流测量方法引入到交流磁化率测量中来,通过将锁相放大器的测量频率和交变磁场频率分开,减少了交变磁场在测量回路中诱导的感应电动势背底信号,拓宽了该装置可应用的频率范围。