多功能自旋交叉分子晶體的設計與構築

《多功能自旋交叉分子晶體的設計與構築》是依託南京大學，由王新益擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：多功能自旋交叉分子晶體的設計與構築
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：王新益
• 依託單位：南京大學

項目摘要

本項目緊扣本重大研究計畫的主題，研究功能性晶態材料的可控制備和性能。計畫以構築自旋交叉化合物為出發點，以配位化學的基本原理為基礎，從配位場理論出發，採用多種合成策略，設計合成具有自旋交叉性質的分子磁性材料。具體而言，本項目將主要解決自旋交叉化合物的“可控合成”及其“多功能性質的設計和調控”。首先探索新的自旋交叉化合物的合成策略，研究陰離子型自旋交叉化合物，異金屬自旋交叉化合物，氫鍵橋連的自旋交叉柔性骨架等體系，通過摻雜方法調節自旋交叉性質。系統研究它們的磁性，總結相關結構-功能關係。通過配體修飾、陰陽離子及客體分子的選擇和替換等策略引入光、電等功能性質，設計多功能自旋轉換材料，並研究自旋交叉性質和其他性質之間的可能關聯及協同相互作用，為獲得具有實際套用可能的多功能材料提供材料基礎及依據。

結題摘要

由於其自旋態可以通過溫度、壓力、化學分子等多種外界刺激實現在高、低自旋態之間的轉變，自旋交叉材料在信息儲存、感測器等領域均有潛在套用價值。本項目在多功能自旋交叉分子晶體方面開展工作，探索新的自旋交叉化合物的可控合成和性能調控，實現了系列基於自旋交叉性能的雙穩態磁性材料的構築，詳細研究了它們的製備及磁構關係。項目取得了以下一些代表性成果：獲得了系列通過客體水分子的氫鍵調控的自旋交叉化合物，實現對體系的自旋交叉性能的有效調控；獲得了通過金屬中心配位環境的構型互變而調控的動態自旋交叉化合物；在自旋交叉型單離子磁體領域取得系列進展，如通過簡單但有效的陰陽離子對策略，實現了自旋交叉性質和單離子磁體雙重雙穩態性質在同一材料中的共存；在同一體系中通過反向的自旋交叉轉變實現在低溫下的高自旋及單離子磁體行為；通過單晶到單晶的轉變的得失水過程，動態調控其高低自旋態的行為，首次在同一化合物中實現自旋交叉行為和單離子磁體行為的可逆動態調節；在氰基橋連的單分子磁體體系中，通過單晶-單晶的動態轉變，實現團簇自旋基態及單分子磁體性能的可逆調控；通過得失水的過程，實現了自旋交叉和晶格移動及熱膨脹效應的雙重雙穩態的構築，通過自旋交叉轉變對分子材料的熱膨脹進行動態調控。本項目的成果以通訊作者在包括J. Am. Chem. Soc.、Chem. Sci.、Chem. Commun.、Inorg. Chem.、Dalton Trans.等期刊上發表標註基金號論文17篇。本項目合成並深入研究了若干新型的自旋交叉材料，對晶態材料的自旋轉換性能獲得了深入的認識和了解，為新型的多功能磁性雙穩態材料的開發提供實驗依據和理論基礎。