组合外界物理激励室温调控磁双稳态研究

Photo-induced magnetic bistability is very promising for the application in the research of molecular devices with photo-induced molecular swithes. However, it's only fulfilled at very low temperature for the most of the photo-induced compounds. Generally,it's required to control the bistability at room temperature for a practice application. But, there are only very few examples to show the photo-induced bistability at room temperature. In this project, we propose a combined external physic stimuli (pressure-light) method to control the spin transition of magnetic bistable compounds. We hope that this strategy can be a new way for controlling of magnetic bistability at room temperature and pay a way to the application of spin transition molecules in molecular devices.

光致磁双稳态现象为与光诱导分子开关相关的分子器件研究提供了令人振奋的前景，然而，绝大多数这类光致调控只能在极低的温度下实现。通常，实际的应用需要能够在室温范围实现双稳态的控制，但是，目前能够在室温利用外界物理激励的光致双稳态操控的方法还很少。本项目提出利用组合外界物理激励的方法在室温操控热致磁双稳态分子的自旋态，特别是使用压力-光组合实现自旋态操控，期望获得一种新的室温调控磁双稳态的方法，为自旋转变分子在分子器件中的实际应用提供一种思路和解决途径。

光致与热致磁双稳态化合物在高密度信息存储、分子开关、自旋电子学以及高速量子计算等领域有着巨大的应用前景，是目前分子磁性材料研究的热点。氰基配体具有良好的电子传递作用、强的磁交换等优点，而且基于氰基的构筑模块可以定向、高效地设计合成目标配合物，并把多样的性质引入到化合物中。我们基于此，重点研究的氰基桥联的立方形八核、四方形四核以及线性双核的{FeIIICoII}n和{FeIIIFeII}n（n = 4、2、1）化合物的分子内电子转移以及自旋交叉行为，并总结了相关结构-性质规律，研究了一些化合物的热致和光致磁转变行为。.通过精心设计合成了一个新的{Fe2Co2}氰桥四方形分子，在详细分析了其变温晶体结构、变温红外光谱和变温磁化率的研究结果后，发现桥联氰桥与金属配位的夹角以及{Fe2(μ-CN)4Co2}四方骨架的变形能够显著影响分子内电子转移行为的转变温度，并研究了其光磁行为（Inorganic Chemistry, 2015, 54, 9687）；设计合成了系列氰桥混合价{Fe(III)2Fe(II)2}方格状四核簇合物，其中两例化合物在室温附近一步完整转变的自旋交叉化合物（Dalton Trans., 2016, 45,17254），发现两例化合物表现出对称性破缺现象，并具有两步自旋交叉行为；结合试验和理论手段，借助XAX和XMCD技术，在原子水平深入研究了一例双核氰桥FeCo类普鲁士蓝化合物在固体状态下的热磁和光磁双稳态机理（J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.8b10484）；获得了一例具有可逆的分子内电子转移行为的混合价[FeIII4FeII4]4+立方簇合物以及一例具有可逆的分子内电子转移行为的混合价[FeIII2FeII2]2+四方形簇合物；设计合成了一例在室温范围发生分子内电子转移行为的[FeIII4CoII4]4+立方簇合物。这些具有独特性质的磁性分子簇将来可能应用到分子开关、信息存储、自旋电子学的研究等领域。.