《通過構建或破壞自旋阻挫設計合成分子基磁體》是依託南京大學，由宋友擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：通過構建或破壞自旋阻挫設計合成分子基磁體
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋友
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬以自旋阻挫體系為研究對象，通過構建阻挫體系或有目的地破壞阻挫體系，改變體系的基態自旋，以實現對分子基磁體性質的調控。. 主要內容包括（1）在完全反鐵磁性耦合體系中引入新的耦合離子形成自旋阻挫體系，通過不同途徑下的耦合競爭使原有體系中反鐵磁耦合的自旋被極化為鐵磁有序；（2）在自旋阻挫體系中的阻挫位點引入異核金屬離子破壞原阻挫體系獲得單一自旋基態化合物或亞鐵磁體；（3）給出一種理論上判斷自旋阻挫的方法。. 意義和目的：（1）一些磁性測試數據比如XmT-T圖只能給出表觀的但錯誤的耦合結果，而本項目的研究可以揭示這些體系中磁耦合本質；（2）改變反鐵磁耦合的自旋為極化鐵磁有序後可以提高基態自旋值，進而提高低維磁體的阻塞溫度，或得到亞鐵磁體。
結題摘要
眾所周知，基於磁軌道重疊的反鐵磁耦合作用遠比基於磁軌道正交的鐵磁耦合作用大，所以反鐵磁耦合的化合物或反鐵磁體的例子比純鐵磁體多。通過合理設計化合物結構獲得性能優良的分子基磁體是變反鐵磁耦合不利因素為有利的關鍵。以反鐵磁耦合為基礎的自旋阻挫存在於大部分多核和多維體系中，所以在合理利用反鐵磁耦合方面，通過自旋阻挫設計分子基磁體是最好途徑之一。本項目正是以此為基礎展開研究，主要成果包括兩個方面：1. 發現高核數簇合物自旋阻挫體系中的鐵磁極化現象：通過三角形幾何阻挫結構構建自旋阻挫體系，合成了包括三角形、四面體、體心四面體、四方錐、七核碟形在內的十多個自旋阻挫化合物。研究它們的磁構關係發現，當在阻挫體系中調節自旋間的耦合競爭時，可以破壞原阻挫關係，自旋被鐵磁極化，提高簇合物的基態自旋，從而改善化合物的單分子磁性質。本工作解決了困擾分子磁學領域已久的變溫磁性質為鐵磁性和自旋載體間耦合相矛盾的難題，同時可以用自旋極化解釋[Mn12]單分子磁體內自旋間真正的耦合方式，為利用反鐵磁耦合合成分子基磁體提供了一個新的研究途徑。2. 拓展了自旋阻挫研究範圍：自旋阻挫是深入理解自旋量子液體的基礎。因自旋阻挫體系具有多簡併基態，在外界條件對自旋進行微小擾動時，它們的狀態容易被改變，從而可以觀察處於不同態時自旋間的關聯性，所以無論是簡單阻挫體系還是量子自旋液體都可能是量子比特的好載體。本項目對多例化合物進行了退相干時間測試，發現所有被測化合物均顯示量子比特性質。本研究不但擴展了自旋阻挫體系的研究範圍，同時將多種物理性質聯繫起來，在此基礎上有望獲得量子自旋液體、超導、量子比特等多種物理現象相關聯的理論解釋。在本項目的資助下，發表標註文章28篇，申請了專利1項。在Angew. Chem. Int. Ed.，Nat. Commun.等一流期刊發表文章2篇。目前的研究已獲得大量關於自旋阻挫與分子基磁體、量子比特相結合的數據和經驗，為本方向的進一步研究打下了基礎。
