《基於高自旋簇構築單鏈磁體研究》是依託江蘇大學，由周紅波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於高自旋簇構築單鏈磁體研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周紅波
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
單鏈磁體（SCMs）在高密度信息存儲，分子器件和量子計算機等方面具有誘人的潛在套用前景。傳統的合成方法局限於以單個順磁金屬中心和自由基作為構築基元，磁阻塞溫度（TB）難以提高。本項目計畫利用高自旋金屬簇作為構築基塊來構築高TB單鏈磁體，通過化學自組裝方法設計合成以簇為結構基元的新型一維磁性化合物。培養目標化合物單晶體，測定其晶體結構和磁性質，研究其與母體簇之間的磁性差異，探索影響其磁性行為的內在因素，揭示其磁性結構的關係，並嘗試通過結構修飾來調控此一維體系的磁性能,以期能夠獲得具有高TB的單鏈磁體，為合成性能卓越的低維磁體奠定一定的實驗和理論基礎。
結題摘要
低維磁性金屬簇合物的合成及構效關係研究是構築新型單分子磁體（SMMs）和單鏈磁體 (SCMs) 的關鍵環節。本項目以具有高自旋的金屬簇合物為研究對象，選用Cu、Ni大環陽離子， MnIII/II離子以及鑭系金屬離子等前驅體與三氰基鐵陰離子進行化學自組裝反應，設計合成了一系列結構新穎並具有有趣磁學性質的低維磁性金屬簇鏈化合物材料。系統運用元素分析，紅外光譜，X 射線單晶衍射技術對目標化合物進行詳細的結構表征。結果顯示該系列化合物表現豐富的結構多樣性，有線性三核Cu/NiFe2金屬簇，有六核Mn2Fe4和V 型三核Mn2Fe簇，有多種不同的MnFe二核簇，有結構新穎的3d/4f三核Cu/NiLnM 簇和線性六核(Cu/NiLnM)2簇 (M = Fe, Cr)。在構築各類金屬簇合物的基礎上，成功構築若干結構新穎的一維鏈狀化合物，其中有具有一維鋸齒的MnFe鏈，有鮮有報導的一維支狀Mn2Fe2鏈，有新型3d/4f混金屬CuLnCr和CuLnW鏈。在對目標化合物進行詳細的結構表征的基礎上，利用量子干涉磁量儀對目標化合物進行了系統的磁學性質研究，探討了磁性構效關係。結果顯示NiFe2簇主要表現分子內鐵磁性耦合作用，同時Ni離子本身也具有顯著的零場分裂效應。不同於NiFe2簇，CuFe2, Mn2Fe4, Mn2Fe簇均表現分子內反鐵磁性交換作用。在多種不同的MnFe二核簇中，有些表現鐵磁性耦合而有些則表現反鐵磁性耦合。進一步的理論研究表明，耦合類型與分子內Mn-N-Ccyanide的角度存在相關性。對於3d/4f混金屬簇合物，發現鑭系金屬單離子行為主導其最終磁學性質，同時自旋載體之間存在多種不同磁交換作用。就一維鏈狀化合物而言，一維鋸齒的MnFe鏈主要表現反鐵磁性行為，而一維支狀Mn2Fe2鏈則表現出鐵磁性與反鐵磁性共存行為，進一步理論分析也表明其與Mn-N-Ccyanide 鍵角的變化顯著相關。詳細測試了這些化合物的交流磁化率，結果顯示NiLnM (M = Dy, Tb) 簇和支狀Mn2Fe2鏈均表現顯著的慢磁弛豫效應，表現單分子磁體和單鏈磁體行為。本項目為最終設計和合成具有優良磁性能的低維磁體奠定有價值的實驗和理論基礎。
