稀土金屬基單分子磁體的磁構關係研究

《稀土金屬基單分子磁體的磁構關係研究》是趙小慶為項目負責人，四川農業大學為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：稀土金屬基單分子磁體的磁構關係研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：趙小慶
• 依託單位：四川農業大學

項目摘要

近年來,單分子磁體已經成為國內外化學家和材料學家關注的焦點，在高密度存儲器件和量子計算機套用方面尤為重要。然而對於單分子磁體的研究主要還是集中在過渡金屬，而對於稀土金屬類單分子磁體的研究相對來說還較少。實際上，由於稀土離子特有的f電子結構，稀土離子具有較高的磁各向異性和軌道角動量，稀土離子的引入將會使配合物呈現出難以預料的特性，特別是在磁功能方面，近來研究也發現它們能夠運用於單分子磁體的研究，為單分子磁體的發展提供了很大空間。目前，在單分子磁體的研究方面，科學家們正致力於分子結構與磁性質之間內在聯繫的研究，期望通過這種磁構關係來指導單分子磁體的設計，得到更能夠趨於實際套用的單分子磁體，提高其實際套用價值。鑒於此,本項目將研究：（1）新型稀土金屬基單分子磁體的合成；（2）通過微調分子結構，即通過調節分子間的相互作用，研究稀土金屬基單分子磁體的磁性質和結構間的關係。

結題摘要

本項目通過設計合成多種多樣的分子磁體，研究磁性和結構之間的關聯性；共合成了50個稀土及稀土-過渡金屬配合物，4個過渡金屬配合物。項目初期，利用4-(carboxymethoxy)-isophthalic acid和2-(carboxymethoxy) -terephthalic acid作為配體，合成了3個系列的稀土及稀土-過渡金屬配合物，發現取代基位置的變化對結構和磁性質的影響：利用4-(carboxymethoxy)-isophthalic acid合成基於稀土和稀土-鈷的配合物；而利用2-(carboxymethoxy)-terephthalic acid只合成了基於稀土的配合物，而且只有後者的含Dy3+配合物在零外場下表現出慢磁弛豫行為。接著，我們利用更為簡單的單羧酸配體-特戊酸，合成了一系列新穎的5核稀土-鉻金屬配合物。該系列配合物表現出三角雙錐的構型[Ln3Cr2]，3個稀土離子位於赤道平面，2個鉻離子位於軸向位置；幸運的是，我們利用抗磁離子-鋁離子取代了鉻離子合成了類似的稀土-鋁金屬配合物，利用抗磁取代法，發現稀土-鉻離子之間存在強的鐵磁相互作用。進一步研究發現2個含Dy3+配合物以及Tb-Cr表現出單分子磁體行為，表明稀土-過渡離子之間的強鐵磁相互作用對單分子磁體行為的影響作用。同時，我們還利用吡啶醇類配體合成了一系列8核稀土-鈷金屬配合物，該系列配合物的基本結構單元包含2個稀土離子，6個鈷離子，它們通過μ3-O連線起來形成[Tb2Co6O8]單元。磁性研究表明，含Dy3+和Ho3+的配合物表現出鐵磁相互作用，僅有含Dy3+配合物表現出慢磁弛豫行為。此外，在合成稀土-過渡金屬配合物的過程中，我們還得到了4例過渡金屬配合物，也表現出良好的磁性質，對後續實驗具有指導意義。