新型光-磁双功能自旋交叉材料的设计合成及性质研究

With the rapid development of multi-fuctional composite materials, introducing other properties to abtain multifunctional complexes has gradually become a hot topis in the spin crossoover field. The composite fuctions of the research mainly involved magnetic coupling, the conductive properties, the ligand isomerization and host-guest interactions. In which the most studies focuse on the affect of spin crossover behavior by host-guest interactions, but the reports of the other aspects are so limited. . This proposal will design and synthesis the functional ligands with photo-responsive properties, and construct spin crossover complexes with different photo-respinsive sites by using Fe(II) as the central ions and K2[M(CN)4] ( M = Ni, Pd, Pt). The changes of the stuctures caused by the light eventually led to the changes of their magnetic properties of the complexes and expect to obtain new types of spin crossover materials with optical-magnetic properties. Composite bifunctional materials, especially the optical-magnetic bifunctional spin crossover complexes which by far are very promising research area and challenge work, would be designed and synthesized.

随着复合多功能材料的迅速发展，在自旋交叉体系中，通过引入其他性质实现配合物的多功能化也逐渐成为该领域的研究热点。研究的复合功能主要有磁耦合作用、导电性质、配体异构化以及主客体相互作用等。其中研究最多的是主客体相互作用对配合物自旋交叉性质的影响，而其他几个方面的报道则不多。. 本项目拟从设计合成具有光响应的功能化配体为研究切入点，以Fe(II)离子作为中心离子，与K2[M(CN)4] ( M=Ni, Pd, Pt)配位，构筑系列具有不同光反应位点的自旋交叉配位聚合物。光照使得自旋交叉配合物的结构发生改变，进而导致其磁学性质发生变化，可望得到新型的具有光-磁双功能的自旋交叉材料。迄今为止，复合双功能，尤其是光-磁双功能自旋交叉材料是一个非常有意义的研究领域，同时新型光-磁双双功能自旋交叉配合物的合成也是一个极具挑战性的课题。

随着信息时代的全面到来，信息技术无疑将成为未来全球经济中最宏大、最具活力的产业。然而传统材料的存储容量及运算速度终将达到物理极限，成为制约该领域发展的一大瓶颈。因此开发轻型化、便携化和超高密度的新型存储材料迫在眉睫。缩小信息记录点尺寸是提高存储密度的有效途径之一，自旋交叉双稳态材料可望在分子水平上实现信息存储。而根据实际应用的需求，设计、构筑具有复合双功能，尤其是光-磁双功能自旋交叉材料对于拓宽自旋交叉材料的适用范围和提升存储密度均具有十分重要的意义。. 本项目致力于其中具有复合双功能，特别是光-磁双功能自旋交叉材料的设计合成、结构及性质的研究。取得的进展如下：. 1）选用光响应性芳香性吡啶类配体与二价铁反应，我们得到一个具有超分子三维结构的自旋交叉配合物。测试结果表明其最小不对称单元包含三种晶体学独立的铁离子。一种始终处于高自旋，另外两种随着温度的变化呈现出罕见的两步陡峭型自旋转换。此外，配合物还表现出光诱导自旋交叉行为，激发后产生的亚稳态的稳定温度为57K，表明其在光分子开关以及磁密度存储度方面具有潜在的应用价值。. 2）设计合成具有后反应位点的双吡啶类配体与二价铁反应，我们得到一个具有二重穿插结构的三维多孔自旋交叉配合物。磁性测试结果显示该配合物为两步不完全自旋转变。有趣的是配合物主体框架在经过对溶剂分子的吸附-脱附-再吸附，其自旋交叉性质呈现出可逆互变。表明该配合物在分子开关等功能材料方面具有潜在的应用价值。. 3）在设计合成的二维霍夫曼型配位聚合物中，我们通过在光/温度刺激后的中间温度采取热处理操作，实现了自旋交叉材料中二价铁隐藏的多重稳定性。我们通过单晶、穆斯堡尔谱和光诱导等测试表征，捕捉到配合物结构中不同的自旋态，同时阐明了光和温度辅助转变的机理。这种激发弛豫和捕获弛豫的联合机制，是动力学和热力学效应之间独特的相互作用，进一步说明了发现多稳态材料和开发多态智能器件具有潜在可能性。