铁电性单分子/单链磁体研究

设计合成多铁性分子材料已成为材料学家和化学家最具挑战性的课题之一，对铁电性单分子磁体或单链磁体的研究不但能为分子器件和微纳电子器件等高新信息产业提供物质基础，还能丰富原子簇配位化学、纳米科学、分子磁学、材料科学、结构化学以及物理学等众多相关学科的内容。本项目拟预先设计合成纯手性多齿配体或纯手性金属配合物前体物，再通过分子工程和晶体工程的有机结合，用它们和易产生单轴磁各向异性的金属阳离子、辅助配体（包括叠氮酸根、羧酸根等桥联配体）一起构筑得到结晶于极性点群的单分子磁体或单链磁体，解析它们的晶体结构，研究其铁电性、磁性等物理性质以及其结构-性能的相关性。通过筛选，得到同时具有单分子磁体或单链磁体行为和铁电性能的多铁性纳米分子材料，从分子角度研究铁电性和铁磁性两种不同功能的复合和相互影响。

设计合成多铁性分子材料已成为材料学家和化学家最具挑战性的课题之一，对铁电性单分子磁体或单链磁体的研究不但能为分子器件和微纳电子器件等高新信息产业提供物质基础，还能丰富原子簇配位化学、纳米科学、分子磁学、材料科学、结构化学以及物理学等众多相关学科的内容。由于要同时满足高基态自旋量子数、磁各项异性、零场分裂参数小于零、结晶于极性点群等至少四个必要条件才有可能得到铁电性单分子磁体(或单链磁体)晶体材料, 所以这是一项难度很大的工作，尽管国内外有好几个课题组先后涉足这一领域，但到目前为止正式报道的铁电性单分子磁体或单链磁体只有十个左右。本课题主要按原计划进行科研工作，我们先设计合成纯手性多齿配体或纯手性金属配合物前体物，再通过分子工程和晶体工程的有机结合，用它们和易产生单轴磁各向异性的金属阳离子（如稀土离子）、辅助配体（包括叠氮酸根、羧酸根等桥联配体）一起构筑得到结晶于极性点群的单分子磁体或单链磁体，解析它们的晶体结构，研究其铁电性、磁性等物理性质以及其结构-性能的相关性。我们通过不断努力，取得了一些重要的成果，如获得了首例纯手性多核铁电性单分子磁体等一系列纯手性纳米子分子磁体；此外，我们在研究过程中还获得了一些具有较大能垒值的非手性单分子或非手性单离子磁体。