單鏈磁體的設計與磁性調控

《單鏈磁體的設計與磁性調控》是依託華東師範大學，由高恩慶擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：單鏈磁體的設計與磁性調控
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：高恩慶
• 依託單位：華東師範大學

項目摘要

圍繞重大研究計畫的科學目標和核心科學問題，以晶態單鏈磁體材料為研究對象，通過配體變化和修飾、金屬混合和晶體複合等手段進行結構設計和磁性調控研究：利用內鹽型有機單/多羧酸配體設計合成羧酸-疊氮混橋配合物晶態磁性材料，系統研究配體變化和修飾導致的結構和磁性變化，揭示巨觀磁性與微觀結構的關係及其規律，尤其是影響單鏈磁體磁弛豫性質的鏈內、鏈間結構因素，以指導單鏈磁體的磁性調控和設計；利用不同金屬的摻雜製備分子合金型混金屬單鏈磁體，揭示金屬種類/比例影響單鏈磁性的規律及其物理根源，探索利用分子合金方法調控和最佳化單鏈磁體性質的新途徑；利用外延生長法以單鏈磁體晶體為組裝基塊和功能基元製備複合晶體材料，研究單晶複合的磁效應，尤其是界面磁效應。上述研究可為功能導向的單鏈磁體結構設計和可控制備提供新方法和新體系。

結題摘要

單鏈磁體是本世紀初發現的新型分子磁性材料，在超高密度信息存儲等方面有重要套用前景，是配位化學及分子材料研究的重要前沿課題。本項目以功能為導向合成羧酸-疊氮等混橋配合物磁性材料。通過羧酸等配體的設計發現多種混橋結構新類型，一定程度上實現了該類材料的結構設計與可控合成，建立了新的單鏈磁體合成策略；發現了混金屬分子合金型單鏈磁體的特殊組成效應，提供了調控單鏈磁體性質尤其是提高工作溫度的新途徑。取得的主要成果如下： (1)利用三類共二十餘種羧酸配體合成了多系列疊氮-羧酸根混橋配合物，並獲得鈷(II)、鐵(II)、鎳(II)單鏈磁體。三類配體分別為：(I)電中性內鹽型羧酸配體；(II)負一價內鹽型羧酸配體；(III)負一價吡啶(氧化物)-羧酸雙功能配體。研究發現，(a)這些配體均易形成疊氮-羧酸根混橋體系，且易與鈷(II)、鎳(II)、錳(II)形成鏈狀結構，個別情況下形成多核或層狀結構。(b)混橋在錳(II)化合物中總是傳遞反鐵磁交換，而鐵(II)、鈷(II)、鎳(II)、銅(II)配合物中總是傳遞鐵磁交換。(c)對於絕大多數鈷(II)、鎳(II)和多數錳(II)體系, I型配體形成雙疊氮單羧酸三重混橋，其中部分鈷(II)混橋鏈呈現慢磁弛豫；II型配體形成單疊氮雙羧酸三重混橋，其中鈷(II)體系均為單鏈磁體，還得到罕見鐵(II)、鎳(II)單鏈磁體；III型配體形成疊氮-羧酸雙重混橋，其中鈷(II)體系為單鏈磁體。 (2)將上述策略成功拓展到其它體系。(a) 利用內鹽配體首次獲得氰酸根-羧酸根混橋配合物，發現錳(II)和鈷(II)化合物中氰酸根-羧酸根混橋傳遞的反鐵磁和鐵磁交換分彆強於和弱於相應的疊氮-羧酸根混橋，未獲得單鏈磁體。(b) 利用四唑-羧酸雙功能內鹽配體首次合成了疊氮-四唑-羧酸根三元混橋配合物，並獲得鈷(II)單鏈磁體。(c)首次獲得疊氮-四唑混橋鈷(II)單鏈磁體，發現單鏈磁性、變磁性、自旋玻璃共存的複雜場依賴多弛豫現象。 (3)系統研究了疊氮-羧酸根、疊氮-四唑、疊氮-羧酸根-四唑等不同混橋系列的分子合金型單鏈磁體，發現了特殊的磁性-組成關係，尤其是發現特定組成的鈷鎳混金屬單鏈磁體的阻塞溫度高於鈷、鎳單鏈磁體，表明混金屬策略是調控單鏈磁體性質的有效途徑.