《具有分子識別功能的磁開關材料》是依託中山大學，由倪兆平擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：具有分子識別功能的磁開關材料
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：倪兆平
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
具有分子識別功能的磁開關材料是多功能分子基磁性材料中一個新的研究領域。近年來，越來越多的研究者開始探究其在化學感測器、磁共振成像和多功能分子開關器件方面的潛在套用。伴隨著磁開關現象所發生的光譜、磁性和物理性質的巨大變化可從多通道反映主客體之間的相互作用。本研究旨在開發具有識別功能的磁開關材料以套用於化學感測器，主要包括以下方面：（1）開發磁開關化學感測器以實現對環境中陰離子、陽離子和中性分子的檢測。（2）將螢光性質引入到感測器中，開發螢光磁開關化學感測器，以實現螢光和磁共振成像雙重造影。（3）考察結構與性能之間的相關性，為設計高選擇性和高靈敏度的多功能化學感測器提供思路。
結題摘要
本課題將分子識別功能與磁開關材料相結合以探索在磁開關化學感測器方面的套用。我們選擇自旋交叉體系作為磁開關材料，它可在溫度、光照、壓力的外界微擾下實現高低自旋的相互轉變，並伴隨著結構、磁性、顏色、介電常數等物理性質的改變，因此在高密度信息存儲、顯色器件、開關器件等方面具有潛在的套用前景。將自旋交叉性質與主客體作用相結合以開發在化學感測器方面的套用已經成為熱門研究領域。本課題以此為核心，主要開展以下三方面的工作。（1）客體調控的自旋交叉材料。我們以霍夫曼型金屬有機框架材料為主體，系統研究了客體分子對自旋交叉性質的調控。為實現對芳香性分子的識別，我們採用芳香性橋連配體構築孔洞骨架。當引入萘分子時，通過主客體間的π•••π作用，有效增強了體系的協同效應，熱滯回寬度竟可從0 K增加到73 K；當引入二硫化碳時，通過S•••Au作用，可呈現一步突變型完全自旋轉換，並伴隨23 K的滯回。為實現對極性溶劑分子的識別，我們採用含有氫鍵受體的橋連配體構築孔洞骨架。引入異丙醇後，通過主客體的氫鍵作用，自旋轉變溫度可向室溫移動130 K。（2）結構與自旋交叉性質相關性的考察。我們系統考察了取代基對自旋交叉性質的影響，從而為最佳化磁開關化學感測器的性能提供指導。例如將配體中的吡啶部分替換成吡嗪，不僅增強了配體場，而且未配位的氮原子還形成了Ag•••N作用，從而可以使一個高自旋體系變成一個自旋轉變溫度(Tc↓ = 286 K，Tc↑ = 292 K)接近室溫的一步陡峭型滯回自旋交叉材料。例如吡啶上引入氨基取代基，不僅引入了氫鍵和M•••N作用，而且氨基有效地填充了孔洞，從而增強了協同效應，滯回寬度也從9 K增大到37 K。（3）螢光或導電自旋交叉複合體的探索。鑒於磁性信號檢測的不便，我們嘗試探索將螢光或導電性質與自旋交叉性質相結合。通過引入具有螢光性質的配體，我們實現了螢光與自旋交叉性質的共存。鑒於電化學信號的監測在實際套用中更加便利，在本項目計畫之外我們還探索了導電自旋交叉複合體，實現了導電和自旋交叉性質的協同雙穩，為磁開關化學感測器器件化和實用化提供了新思路。該項目圓滿完成研究計畫的預定目標。目前共發表學術論文6篇，包括Chem. Eur. J. (1篇，IF = 5.7)，Inorg.Chem. (3篇，IF = 4.8)，J. Mater. Chem. C (2篇，IF = 4.7)。
