單分子自旋環體的構築及性能研究

《單分子自旋環體的構築及性能研究》是依託哈爾濱師範大學，由林雙燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：單分子自旋環體的構築及性能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：林雙燕
• 依託單位：哈爾濱師範大學

項目摘要

單分子自旋環體是指具有環形磁基態的分子，它是公認的最有希望套用於量子計算和高密度信息存儲的分子，是當前研究的熱點之一。目前這一領域的研究還處於起步階段，基礎理論相對不完善，合成方法還帶有一定的偶然性，製備具有強環形磁矩的單分子自旋環體仍然是一個挑戰性課題。圍繞這一主題，本項目組將針對性的開發和重新組裝具有環形磁矩的Dy3單元，期望獲得強環形磁矩的單分子自旋環體；深入探討單分子自旋環體的結構與環形磁矩間的關係，調節自旋載體的配位環境，使其按預期結構和信息功能有效地組裝；研究結構、機理以及分子內和分子間相互作用與性能的關係，從而有針對性地設計單分子自旋環體，進而合成並篩選有套用價值的強環形磁矩化合物，研製分子基多鐵材料。

結題摘要

稀土離子具有較多的單電子、顯著的各向異性，是設計單分子自旋環體的理想選擇。然而，探索合成單分子自旋環體還帶有一定的偶然性。闡明單分子自旋環體的結構-磁性質間的關係，從而更好地理解和調控其磁學行為，這是單分子自旋環體研究的挑戰性課題。我們緊緊圍繞本項目的目標，取得以下進展： （a）研究了多齒配體構築的平面四核稀土化合物的結構與磁學性質。化合物4表現了典型的單分子磁體行為，其雙弛豫行為歸因於單個Dy離子各向異性和離子間磁耦合作用共同的結果。 （b）研究了對稱Schiff鹼配體合成的雙核稀土化合物的結構與磁學性質。發現相比於syn-syn η1:η1-µ2羧基橋連的兩個Dy離子，醇羥基橋連的兩個Dy離子間具有較大的磁相互作用。 （c）研究了對稱醯胺配體合成的手性四面體構型稀土化合物的結構與磁性質。發現獲得配位誘導的手性化合物的一個重要因素是設計特定的配體。化合物8和9都未出現磁化強度慢弛豫現象。原因在於7配位的單帽八面體構型不適合Dy3+和Er3+離子產生強的各向異性軸。同時，接近正四面體核心結構也會抵消可能存在的磁各向異性。 （d）研究了配體結構的微調對單分子磁體行為和單分子自旋環體性質的影響。由於配體經過甲基修飾，Dy離子的配位構型（尤其是Dy6離子）以及離子間磁相互作用都發生改變。化合物10 表現的SMM行為，伴隨著明顯的磁化強度量子遂穿行為；表現的SMT行為，但具有很大傳統磁矩。這一工作說明通過微調配體結構進而改變配合物中離子的配位構型，從而研究單分子自旋環體的結構-磁性質間關係，這是一種有效方式。 （e）研究了抗衡離子對鑭系配合物磁性質的影響。發現外圍Dy/Er與六個SCN-共配體配位，形成電荷抗衡離子，這將直接影響複合物的磁學性質。 （f）研究了配體結構的微調對Dy3化合物的單分子磁體行為和單分子自旋環體性質的影響。 這些研究使我們能更好的掌握單分子磁體及單分子自旋環體的結構與性質間的關係，為單分子磁體及單分子自旋環體的設計提供理論基礎。