具有光学性能的β-二酮稀土配合物单分子磁体

Compared with the traditional material，molecule material has many advantages in small size, low density, good solubility and structural diversity. Lanthanide complex is an important molecule material, showing luminescence and magnetism. It is used in molecule magnetic and optical material. .So far, although β-diketone lanthanide complex as single-molecule magnets have been researched for several years, there is not an effective method to improve its magnetic properties. In addition, it is well-known that β-diketone lanthanide complex can emit luminescence, but rare white-light emission. It is valuable to design and synthesis β-diketone lanthanide complex with magnetic and optical properties..On the basis of the experiment level, we will use SHAPE, ab initio and MAGELLAN software to calculate the magnetic anisotropy axis on the influence factors of magnetism, developing the relationship between construction and magnetism. Controlling the proportion of lanthanide and excitation wavelength, β-diketone lanthanide complex not only be able to obtain full-color light-emitting but also get efficient white light emission, realizing the target of exploiting higher luminescence performance single-molecule magnets.

分子材料具有传统材料无法比拟的体积小、密度小、溶解性好以及结构多样性等诸多优点。其中，稀土配合物是一种重要的分子材料，当选择合适的配体与稀土形成配合物后能够表现出许多优异的光、磁等功能，可应用于分子磁性材料和分子光学材料。.虽然β-二酮稀土配合物作为单分子磁体已研究多年，但是到目前为止，还未找到一种有效的方法来提高它的磁学性能。另外，总所周知的是β-二酮稀土配合物的单色发光性能，然而对其发射白光的研究却鲜有报道。因此，设计合成兼具磁学与光学性能的β-二酮稀土配合物具有重要的研究价值。.我们在已有的实验基础上，计划开展利用SHAPE、ab initio和MAGELLAN等软件计算磁各向异性轴等对磁性的影响因素，理论与实验相结合总结构效关系；通过控制稀土的比例和激发波长等，使β-二酮稀土配合物不仅具有可调控的全彩发光而且还可以得到高效的白光发射，以实现开发具有高发光性能的单分子磁体的目的。

分子材料具有传统材料无法比拟的体积小、密度小、溶解性好以及结构多样性等诸多优点，受到了化学工作者的广泛关注。本项目首先改变β-二酮配体的种类，得到了四类β-二酮稀土配合物，确定了配合物的结构，研究了配合物的磁学性质。讨论了不同的配体及辅助配体对目标配合物结构和磁性的影响。系统的研究了配合物的分子磁学性能，静态磁学和动态磁学。研究发现，β-二酮配体稀土配合物的磁性可通过选择不同的辅助配体控制配位场作用及调节中心金属离子的配位对称性这两个方面共同作用。对称性对磁性起到重要的调节作用，称性越高、越接近于理想配位构型，配合物越具有优良的磁学性能。含辅助配体调节的Dy(III)配合物中，对于含氧辅助配体配合物，通过改变辅助配体的吸电子效应的强弱来调节配合物的磁学性能；对于含氮辅助配体配合物，通过选择不同的辅助配体控制配位场及中心金属Dy(III)的配位对称性来调节配合物的磁学性能。其次，在荧光方面，β-二酮配体的Er和Nd的配合物都展现了相应的特征谱带，说明β-二酮配体对稀土起到“天线”作用，可以敏化稀土发光。也证明了能量能在配体与中心离子之间发生了有效传递。最后，羧酸类配合物的单分子磁体性质可通过调控配体配位场作用及单核稀土离子、双核稀土离子或3d-4f混金属的配位对称性，进而完成构效关系的相互作用。通过上述三方面工作，我们探索了目标配合物结构与性能间的构效关系。本项目的研究成果为功能配合物材料的设计合成以及潜在应用提供了实验和理论依据，具有重要的科学意义。