分子磁性半导体的化学研究

兼具铁磁性和半导体性质的复合功能分子材料(如磁性半导体)是自旋电子材料研究的重要课题之一。本研究希望通过对四硫富瓦烯（TTF）或其衍生物骨架的微妙修饰或杂化，引入顺磁性中心离子或自由基等，获得具有铁磁和导电双功能性质的分子材料，如铁磁性半导体、铁磁性导体等。通过对TTF的结构修饰将其嫁接到铁磁性纳米粒子（如Fe3O4）表面，研究这类铁磁/有机复合纳米材料的自旋输运性质，探讨该复合材料中自旋极化电流的产生、输运机制。通过调控有机TTF分子（如结构和导电性）来增大自旋效应。从实验和理论两方面探索铁磁性和影响这类分子磁性半导体中内部长程磁耦合及磁电作用的影响因素，为分子水平上实现自旋电子器件开辟新的思路。

兼具铁磁性和半导体性质的复合功能分子材料(如磁性半导体)是自旋电子材料研究的重要课题之一。本研究通过对四硫富瓦烯（TTF）或其衍生物骨架的微妙修饰或杂化，引入顺磁性中心离子或自由基等，获得具有铁磁和导电双功能性质的分子材料。重点开展了电活性配体的合成及相关金属配合物制备、分子磁性半导体的设计、导电单分子磁体组装及性能、利用电化学活性配体调控磁性氧化铁纳米材料的电子传输和自旋输运性质等研究，取得了一些较好的进展。如成功将含有氧化还原活性TTF骨架的四齿席夫碱配体引入稀土单分子磁体体系，合成了一类具有氧化还原活性的TTF骨架的三明治型双核镧系稀土酞菁配合物。该类配合物具有场诱导的单分子磁体慢弛豫行为，且在低温下存在明显的自旋载体间耦合相互作用和磁化强度量子隧穿效应。在石墨表面对目标分子进行自组装，获得了有序的超分子阵列，组装后的这类不对称夹心配合物具有偏压依赖的选择性吸附性质。这为进一步制备新型多功能分子电子器件提供了思路。利用电化学活性的四硫富瓦烯羧酸配体来修饰Fe3O4纳米颗粒，实现了对纳米颗粒分子结自旋阀集合中的电荷传导和磁电阻性质的调控。复合纳米材料的自旋极化率得到显著增强，同时也可以通过掺杂碘形成电荷转移盐来增强其导电性。在本项目支持下，共发表SCI论文27篇，其中影响因子大于3的有19篇。项目执行期间毕业博士7人，毕业硕士7人。