稀土單離子磁行為-結構關係研究與單離子磁體構築

《稀土單離子磁行為-結構關係研究與單離子磁體構築》是依託北京師範大學，由孫豪嶺擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：稀土單離子磁行為-結構關係研究與單離子磁體構築
• 依託單位：北京師範大學
• 項目負責人：孫豪嶺
• 項目類別：面上項目

項目摘要

稀土單離子磁行為-結構關係研究及稀土單離子磁體的構築是當前分子磁性的前沿和熱點領域，該研究既有利於進一步理解稀土離子在分子磁性體系中的作用，也可以拓寬其在分子磁性領域的套用。本項目提出設計合成能夠有效與稀土離子配位的氮氧吡啶衍生物類和嘧啶羧酸類配體，用其構築稀土配位聚合物，通過改變配體的剛柔性、引入不同的抗衡離子或共配體、在主配體上引入不同的配位基團來調節其配位特性，從而調節稀土離子周圍的配位環境和所形成配合物的結構；測定所構築稀土配位聚合物的磁性質；研究稀土單離子磁行為-結構之間的關係，尤其是稀土離子周圍配位環境及其對稱性的變化和配位場強弱對磁性的影響，以及同種配位環境和配位場對不同稀土的單離子磁行為的影響，最終構築稀土單離子磁體。

結題摘要

稀土單離子磁行為-結構關係研究及稀土單離子磁體的構築是當前分子磁性的前沿和熱點領域，該研究既有利於進一步理解複雜體系中稀土離子的磁行為，也可以拓寬其在分子磁性領域的套用。本項目主要通過設計合成能夠有效與稀土離子配位的氮氧吡啶及其衍生物類配體和嘧啶羧酸類配體來構築稀土配合物，通過在配體上引入不同的取代基團或配位基團來調節配體的配位特性，調節配體上氮氧吡啶的位置或引入不同的抗衡離子來調節稀土離子周圍的配位環境、所形成配合物的結構以及磁學性質；研究稀土單離子磁行為-結構之間的關係，尤其是稀土離子周圍配位環境及其對稱性的變化和配位場強弱對磁性的影響，最終構築稀土單離子磁體。在本項目的執行過程中，我們設計合成了13類氮氧吡啶及其衍生物類或嘧啶羧酸類配體，構築了11類共13例具有稀土單離子磁體行為的配合物。我們通過對配體的調控或抗衡離子的運用，成功實現了對配合物中稀土離子周圍配位環境的調節，其配位數可以為7，8或9，配位構型可以為五角雙錐，四方反稜柱或“呼啦圈”。磁構關係研究發現這些配位構型可以影響配合物的慢磁弛豫過程以及熱磁弛豫的能壘；值得一提的是我們的研究發現在配位原子數目和種類不變的情況下配位陰離子的位置變化會影響慢磁弛豫過程以及熱弛豫的能壘；另外，配合物呈現出單核、雙核、四核、一維、二維或三維的晶體結構，體現了配體或抗衡離子對配合物結構的調節；在多維體系中，我們發現了稀土離子間的磁相互作用以及晶格中的客體分子對配合物慢磁弛豫行為的影響，並用磁稀釋的手段或多晶結構分析的方法探討了其影響機制；基於這些研究成果，在項目執行過程中我們在高水平專業學術期刊上發表了11篇SCI論文，另有兩篇論文再投稿中。