基于多羟基配体构筑的3d-4f型单分子磁体的组装与性能研究

本项目拟采用分子自组装技术，合成新的3d-4f型单分子磁体。选择多羟基配体为主配体，以各种单羧酸离子、二氰酸根离子、叠氮离子、氯离子和溴离子等作为辅助配体，与Fe(III)-Ln(III)或Ni(II)-Ln(III)混金属离子体系反应，组装新的3d-4f型单分子磁体。对合成的配合物培养单晶，测定并解析晶体结构，深入研究配合物的磁学性质及其他物理化学性质。探讨晶体结构与磁学性质之间的相关性，为新型磁性纳米材料的实际应用提供实验基础和理论依据。

在过去的二十多年里，有高密度信息存储和量子计算功能的单分子磁体的设计合成一直受到相关研究者的密切关注。本课题围绕当前这一研究热点，采用分子自组装技术，选择配位点多柔韧性好的多羟基配体作为主配体，以羧基、叠氮离子以及卤素离子等作为辅助配体与3d-4f异金属体系反应，设计合成3d-4f型单分子磁体，得到四系列具有独特结构的3d-4f配合物晶体，包括[Cu9Ln2]、[Zn2Ln2]、[Ni2Ln2]、[ZnLn12]以及[Fe2Ln]，其中[Cu9Dy2]、[Cu9Tb2]、 [Zn2Dy2]和[Ni2Dy2]四个配合物在低温下展示缓慢磁弛豫现象。此外，我们还得到四系列展示缓慢磁弛豫现象的纯4f型簇合物，其中一例为首次报道的具有平面蝴蝶构型的Ho4单分子磁体。通过元素分析、红外光谱以及X-射线粉末衍射等对配合物进行基本表征，并深入研究了这些配合物的磁学性质，探讨了配合物磁性与结构的关系，提出了可能的磁作用机理。本课题的研究丰富了单分子磁体的研究范围，为设计合成新的单分子磁体提供了科学依据。