强各向异性稀土功能分子慢磁弛豫过程的调控

Lanthanide molecular nanomagnets (single-molecule magnets and single-chain magnets) belong to the rapid developing hybrid fields in the world due to their unique magnetic properties and promising applications in high-density data storage and spintronic devices. This project will focus on tuning the effective energy barrier of lanthanide molecular nanomagnets by chemical methods, to understand the nature of slow relaxation of the magnetization of lanthanide molecular nanomagnets and obtain single-molecule magnets and/or single-chain magnets with high blocking temperature. The main investigated contents including: (1) the synthesis and structural control of lanthanide molecular nanomagnets; (2) tuning the effective energy barrier by changing the coordination environment of lanthanide ions; (3) tuning the effective energy barrier by changing the magnetic exchanging pathway; (4) magneto-structural correlation of lanthanide molecular nanomagnets. The investigation of this project will not only beneficial to the understanding of the nature of the magnetic behaviors of molecular nanomagnets, such as the magnetic exchange interaction of spin carries with unquenched orbital angular momentum, slow relaxation of the magnetization, but also provide new examples and knowledge for the basic theory of magneto-chemistry. Furthermore, it is expected to reach the applications in high-density data storage materials and molecular electronic devices, which are significant for scientific investigation.

稀土分子纳米磁体（单分子磁体和单链磁体）由于具有独特的磁学性质，在高密度信息存储和自旋电子学器件等方面具有诱人的应用前景，是近年国际上发展最为快速的交叉研究领域之一。本项目拟通过化学方法对稀土分子纳米磁体的有效能量壁垒进行调控，目的是获得对稀土分子纳米磁体慢磁弛豫现象本质的认识和具有更高阻塞温度的稀土单分子磁体和单链磁体。主要研究内容包括：(1)稀土分子纳米磁体的制备与结构调控; (2) 通过稀土离子配位环境的变化调控有效能量壁垒; (3) 通过磁交换传递途径的变化调控有效能量壁垒; (4) 稀土分子纳米磁体磁-构关系的研究。 本项目不仅有助于深入理解含轨道角动量的自旋载体间磁相互作用和慢磁驰豫等磁现象的本质，为磁化学的基础理论研究提供新的实例和认识，而且有望最终用于新型高密度信息存储材料以及分子电子器件等的开发，具有重要的科学意义。

稀土分子纳米磁体由于具有独特的磁学性质而在高密度信息存储和自旋电子学器件等方面具有诱人的应用前景，是近年国际上发展最为快速的交叉研究领域之一。本项目通过化学方法对稀土分子纳米磁体的磁弛豫过程进行调控，深入研究了稀土分子纳米磁体的磁-构关系，得到了具有优异磁学性质的分子磁性材料，圆满完成了预期目标。本项目的主要研究成果包括：(1) 提出以稀土金属-有机框架作为研究平台进行分子磁性的研究，得到了具有客体分子依赖的稀土单分子磁体为节点的金属-有机框架; (2) 开展了3d-4f单分子磁体的合成与性质研究，深入研究并总结了这类单分子磁体的合成规律和磁-构关系； (3) 开展了稀土-自由基分子磁体的合成与性质研究，通过化学方法调控了该体系的磁弛豫过程。本项目发表SCI收录论文17篇，部分论文发表在Chem. Soc. Rev.，Coord. Chem. Rev.，Angew. Chem. Int. Ed.，J. Am. Chem. Soc.，Adv. Mater.，Chem. Commun.，Chem. Eur. J.，Inorg. Chem.等，为制备新型稀土分子磁性材料提供了基础科学数据。