分子磁體中的磁各向異性研究

《分子磁體中的磁各向異性研究》是依託南京大學，由王新益擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：分子磁體中的磁各向異性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王新益
• 依託單位：南京大學

項目摘要

磁各向異性不僅是分子磁體研究的中心，還處於整個磁性材料的前沿領域。然而，人們對磁各向異性的理解還不夠深入，更重要的是對磁各向異性的設計和調控還相當欠缺，亟需進行更加細緻的研究。本項目計畫立足於分子磁性材料的研究前沿，從單離子磁各向異性和各向異性磁交換這兩方面著手，以配位化學的基本原理為基礎，從對稱性原則出發，設計合成能夠導致大的磁各向異性的、具有特定的配位環境及對稱性的有機配體，構築具有大的磁各向異性的分子磁性材料，通過磁測量、EPR光譜、單晶轉動磁測量、理論計算等多種實驗理論方法系統研究其中的磁各向異性，研究由此構築的單離子磁體、單分子磁體、單鏈磁體、及其它具有較大各向異性的分子磁性化合物的性質，研究它們的製備、結構、性質、磁－結構相關等基本科學問題，為設計合成新型分子磁性材料打下基礎。

結題摘要

磁各向異性在分子磁體材料，尤其是分子納米磁體中具有至關重要的作用，對其合理設計和調控有望獲得性能優良的分子磁性材料。本項目從對稱性原理出發，通過控制單離子磁各向異性及各向異性磁交換的策略，獲得了多個具有大的磁各向異性的金屬配合物，如單離子磁體、單分子磁體及單鏈磁體等雙穩態分子磁性材料，通過對其中的端基分子、橋連配體、客體分子等的調節和組裝，研究並調控其磁各向異性及磁學性能，通過多種實驗方法和理論計算等對它們的磁各向異性及其磁結構相關進行了深入的分析和研究。具體成果包括：通過五角雙錐構築塊，構築了系列具有單離子磁體、單分子磁體、單鏈磁體及三維磁有序材料，通過對它們的配位調節和組裝，研究其磁各向異性及其性能；構築了同時具有自旋交叉及單分子磁體性能的複合體系；通過在體系中的客體分子的調控，實現了動態可調的多功能分子磁性材料，如單分子磁體開關以及可以在自旋交叉及單分子磁體性能間進行動態調控的分子磁性配合物；構築了系列由疊氮、氰根等橋連的單鏈磁體，如同時具有單鏈磁體、反鐵磁有序、自旋傾斜及變磁性質的單鏈磁體，並可通過陰離子、端基配體等調節其單鏈磁體性質；獲得兩例氰基橋連單鏈磁體中最高能壘的單鏈磁體；通過詳細的單晶磁性測量表征了一列由疊氮橋連稀土離子而得的單分子磁體，對其磁各向異性及磁結構相關性質進行了詳細深入的研究；設計合成若干具有橋連能力的新型空氣穩定自由基，並以此構築了系列新型分子磁性材料，包括首例氮氧自由基橋連鈷、鈥、餌等單分子磁體等。以通訊作者發表標註基金號論文30篇。本項目的研究加深了人們對分子磁體中的磁各向異性的理解，為新材料開發提供了實驗依據和理論基礎。