功能化的多金属氧酸盐组装分子磁性晶态材料的可控合成与性能研究

分子电子学的兴起，对于分子导线、分子开关、分子磁性材料等分子基功能材料的研究，成为当前科技的前沿和热点领域。提高分子磁性材料的磁相变温度Tc,是实用产业化的标志。本项目选择两大类功能化的多金属氧酸盐组装分子磁性材料，通过选择特殊位置和不同取代数目，引入磁性中心，设计并可控合成新型分子基晶态磁性材料。通过在多金属氧簇框架中注入不同数目的电子形成可逆地还原混价体系（杂多蓝和杂多棕），额外的电子离域在整个的体系中，导致局域的磁矩和离域的电子共存并相互作用, 来使磁轨道的相互作用增强，从而实现提高化合物磁性。多阴离子的体积大，高热稳定性，晶格氧的活泼性，电子和质子的传输储存能力强，可提高磁性材料的磁相变温度Tc，意义重大。可控合成具有磁性中心的多金属氧酸盐簇有望实现靶向催化;多金属氧酸盐还具抗肿瘤药物活性,将磁性中心引入其中,加和其功能,合成具有磁性中心的多酸药物，实现定点给药的重要药物载体材料

分子基磁性材料是近年来兴起的采用全新的化学合成途径得到的磁性材料，它的出现使以往仅在特殊条件下才能得到的功能性物质也可通过溶液化学得到。分子基铁磁体的设计与合成是一个跨学科的前沿课题,涉及到超分子化学、磁学，与结晶学等领域。. 我们通过对多酸基磁性材料的结构设计与其性能的研究、通过实验方法调控，得到预期结构和磁性能的新型分子材料。我们筛选并合成3个系列功能性多金属氧酸盐框架结构选 ，通过选择特殊位置和不同取代数目，引入磁性中心，设计并可控合成新型分子基晶态磁性材料。 . 1 在多金属氧酸盐分子中引入磁性中心，实现了在这种功能基团的基础上的性能加和，得到了18种新型的多酸磁性材料。. 2 用抗磁性的杂多阴离子与顺磁的金属中心配位时，相邻磁性中心之间是用抗磁性的杂多阴离子隔离开来，多金属氧酸盐建筑单元起到一个磁性封装的作用。首次成功设计合成了夹心型多金属氧酸盐系列晶态材料模型。最有代表性的是基于铁取代的Krebs夹心型铋钨酸盐单元构建的一维链状化合物。另一系列是基于镍取代的Krebs型钨-氧簇单元构建的二维层状结构。.　3 在杂多蓝中，额外的电子离域在整个的体系中，导致局域的磁矩和离域的电子共存并相互作用,使磁轨道的相互作用得到增强，从而提高化合物的磁学性能。.　4 在早期已得到的具有抗肿瘤活性的类分子筛的三维多金属氧酸盐网络中，引入磁性客体分子,此框架具有明显的呼吸作用. 为带有磁性中心的新型多酸晶态材料在靶向药物和靶向催化方面研究中提供实际模型。.　5 得到了Keggin型的多酸基的独特缠绕结构的晶态分子，具有强的酸碱稳定性，能在浓硝酸至pH=12的溶液中浸泡24小时而保持骨架不变。这一结构还对特定的溶剂敏感，结构随溶剂的变化，出现不同的收缩现象，预计能作为特殊功能的吸附磁性材料，意义重大！