稀土单离子磁行为-结构关系研究与单离子磁体构筑

稀土单离子磁行为-结构关系研究及稀土单离子磁体的构筑是当前分子磁性的前沿和热点领域，该研究既有利于进一步理解稀土离子在分子磁性体系中的作用，也可以拓宽其在分子磁性领域的应用。本项目提出设计合成能够有效与稀土离子配位的氮氧吡啶衍生物类和嘧啶羧酸类配体，用其构筑稀土配位聚合物，通过改变配体的刚柔性、引入不同的抗衡离子或共配体、在主配体上引入不同的配位基团来调节其配位特性，从而调节稀土离子周围的配位环境和所形成配合物的结构；测定所构筑稀土配位聚合物的磁性质；研究稀土单离子磁行为-结构之间的关系，尤其是稀土离子周围配位环境及其对称性的变化和配位场强弱对磁性的影响，以及同种配位环境和配位场对不同稀土的单离子磁行为的影响，最终构筑稀土单离子磁体。

稀土单离子磁行为-结构关系研究及稀土单离子磁体的构筑是当前分子磁性的前沿和热点领域，该研究既有利于进一步理解复杂体系中稀土离子的磁行为，也可以拓宽其在分子磁性领域的应用。本项目主要通过设计合成能够有效与稀土离子配位的氮氧吡啶及其衍生物类配体和嘧啶羧酸类配体来构筑稀土配合物，通过在配体上引入不同的取代基团或配位基团来调节配体的配位特性，调节配体上氮氧吡啶的位置或引入不同的抗衡离子来调节稀土离子周围的配位环境、所形成配合物的结构以及磁学性质；研究稀土单离子磁行为-结构之间的关系，尤其是稀土离子周围配位环境及其对称性的变化和配位场强弱对磁性的影响，最终构筑稀土单离子磁体。在本项目的执行过程中，我们设计合成了13类氮氧吡啶及其衍生物类或嘧啶羧酸类配体，构筑了11类共13例具有稀土单离子磁体行为的配合物。我们通过对配体的调控或抗衡离子的运用，成功实现了对配合物中稀土离子周围配位环境的调节，其配位数可以为7，8或9，配位构型可以为五角双锥，四方反棱柱或“呼啦圈”。磁构关系研究发现这些配位构型可以影响配合物的慢磁弛豫过程以及热磁弛豫的能垒；值得一提的是我们的研究发现在配位原子数目和种类不变的情况下配位阴离子的位置变化会影响慢磁弛豫过程以及热弛豫的能垒；另外，配合物呈现出单核、双核、四核、一维、二维或三维的晶体结构，体现了配体或抗衡离子对配合物结构的调节；在多维体系中，我们发现了稀土离子间的磁相互作用以及晶格中的客体分子对配合物慢磁弛豫行为的影响，并用磁稀释的手段或多晶结构分析的方法探讨了其影响机制；基于这些研究成果，在项目执行过程中我们在高水平专业学术期刊上发表了11篇SCI论文，另有两篇论文再投稿中。