单分散稀土-过渡金属簇合物的合成及磁性

Monodisperse metal clusters provide a unique platform for investigating magnetic exchange within molecule magnets. In this project, a series of core-shell structure of the monodisperse molecule magnet of lanthanide-transition metal clusters will be prepared by encapsulating one lanthanide-transition metal cluster into one silica nanosphere through a facile one-pot microemulsion method. The monodisperse metal clusters are characterized using transmission electron microscopy, N2 adsorption-desorption isotherms and inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry respectively. Magnetic properties of the lanthanide-transition metal clusters and the monodisperse metal clusters are investigated experimentally and theoretically, revealing the relationship between the magnetic coupling constants in the metal clusters and the structures of the clusters. Thus, present project will be great helpful for our underdtanding of the magnetic interactions in lanthanide-transition metal clusters.

单分散金属簇合物为理解分子磁体中的磁交换作用提供了独特的平台。在本申请课题中，申请人拟通过将稀土-过渡金属簇合物包合于二氧化硅纳米球中，制备出一系列单分散稀土-过渡金属簇合物。利用电镜、小角散射、原子吸收光谱等手段对单分散稀土-过渡金属簇合物进行表征。分别测定稀土-过渡金属簇合物及单分散稀土-过渡金属簇合物的磁性，并对其磁性进行拟合。从而获得稀土-过渡金属簇合物及单分散稀土-过渡金属簇合物中的金属离子间的磁交换常数，揭示簇合物中磁交换作用的构效关系。因此，课题的开展将极大帮助人们理解稀土-过渡金属簇合物中的磁相互作用。

单分散金属簇合物为理解分子磁体中的磁交换作用提供了独特的平台。在申请课题中，申请人在簇合物合成、单分散簇合物制备以及单分散簇合物磁性研究方面取得了以下进展。.在簇合物合成方面：1）提出了“利用高分辨质谱指导高核稀土-过渡金属簇合物组装”策略，该方法为稀土-过渡金属簇合物的高效合成奠定了良好的基础。2）提出了“利用分子建筑块的结构导向组装合成高核稀土-过渡金属簇合物”的策略，该方法为实现高核稀土-过渡金属簇合物的精准合成具有重要的指导意义。.在单分散高核稀土-过渡金属簇合物制备方面：1）利用反相微乳胶法，成功实现了单分散高核稀土-过渡金属簇合物Gd12Fe14@SiO2的合成。2）实现了将108核的高核稀土-过渡金属簇合物单分散到石墨烯表面。3）合成出首例具有介孔的手性稀土金属-有机框架材料，并利用此金属-有机框架材料，成功地将单分子磁体Mn12分散在其框架内。该工作不仅实现单分子磁体在基底上的长程有序，且其对单分子磁体Mn12的负载量是迄今为止孔材料中报道的最大负载量（40.15 mol%）。4）提出了“利用簇合物和高分子间的点击化学反应合成单分散簇合物的策略。由于该类单分散稀土-过渡金属簇合物具有优良的成膜特性，研究结果为这类材料的实际用打下了坚实的基础。.在单分散高核稀土-过渡金属簇合物磁性研究方面：系统地研究了Gd12Fe14、Gd12Fe14@SiO2和高核稀土簇合物Gd140磁性，并根据哈密顿方程（1）结合理论计算，阐明了簇间磁交换及簇内金属间的磁交换常数。.发表了基金标注论文18篇，包括：Acc. Chem. Res. (1篇)，Coord. Chem. Rev. (1篇)，Matter (1篇)，J. Am. Chem. Soc. (1篇)，Angew. Chem. Int. Ed.（3篇），ACS Appl. Electron. Mater. (1篇)，Chem. Eur. J. (2篇)，Inorg. Chem. (6篇)，Cryst. Growth & Des. (1篇) 和Crystengcomm. (1篇)。