氰根桥联MNO型金属冠醚单链磁体的合成及其磁学性质研究

In recent years, the design and synthesis single-chain magnets (SCMs) have attracted much attention because of their interesting potential applications, such as high-density data storage devices, quantum information processing. Metallacrowns(MCs) possess the molecular planar structure which allow the single-ion anisotropy axes to be aligned leading to large axial magnetic anisotropies. Furthermore, some of them have transtion metal ions or lanthanide ions within a small volume which can interact to provide a large spin for the whole molecule. Therefore, metallacrowns are excellent building blocks to be used in the construction of coordination polymers with SCM properties. We intend to synthesize systematically 1D MNO type of metallacrowns coordination polymers with the cyanide linker of cyanide complexes. We also want to find out their synthetical rules, structures and relationships between structures and single-chain magnets. This project can not only provide thoughts for rationally devising single-chain magnets but also provide bases and information for practical applications of this domains.

近年来，单链磁体等超顺磁分子基磁性材料的研究引起了人们的高度关注，并有望在量子计算机、高信息密度存储材料等领域得到应用。金属冠醚具有平面结构，在有限的空间内含有较多的金属离子（部分金属冠醚的空穴内还可容纳3d、4f等金属离子），它们可以作为磁性中心形成单链磁体。本项目拟对MNO型金属冠醚与氰根桥联配体形成的一维配位聚合物进行系统研究，寻找它们的合成规律、结构特点，研究其磁性等性质，总结金属冠醚结构类型、氰根桥联配体与单链磁体等性质之间的关系。既为单链磁体的合理设计提供思路，也为实际应用提供依据及信息。

近年来，单链磁体等超顺磁分子基磁性材料的研究引起了人们的高度关注，并有望在量子计算机、高信息密度存储材料等领域得到应用。金属冠醚具有平面结构，在有限的空间内含有较多的金属离子（部分金属冠醚的空穴内还可容纳3d、4f等金属离子），它们可以作为磁性中心形成单链磁体。本项目对M-N-O型金属冠醚与氰根桥联配体形成的一维配位聚合物进行系统研究，寻找它们的合成规律、结构特点，研究其磁性等性质，总结金属冠醚结构类型、氰根桥联配体与单链磁体等性质之间的关系。既为单链磁体的合理设计提供思路，也为实际应用提供依据及信息。.项目实施以来，得到具有结构表征的配合物151个，其中86个M-N-O型金属冠醚。金属冠醚结构类型多样，其中包括通过氧原子桥联的二聚、三聚、四聚金属冠醚；通过4,4’联吡啶、HCOO-桥联的双金属冠醚；通过[Fe(CN)5NO]2−桥联形成的12-MC-4一维链；通过Na离子桥联的12-MC-4一维链；Na离子夹心的双16-MC-6、稀土夹心12-MC-4；9-MC-3和15-MC-6双层金属冠醚和上下层为12-MC-4，中间层为24-MC-8的“三明治”型金属冠醚。磁性研究表明：29个金属冠醚为单分子磁体或存在慢弛豫现象。在Chem. Commun., Inorg. Chem. Front., Dalton Trans., Eur. J. Inorg. Chem., Polyhedron, Inorg. Chim. Acta, Inorg. Chem. Commun.等期刊已发表论文24篇，在国内学术会议发表论文43篇，在写论文6篇、发明专利1项、金属冠醚专著1部。在本项目的支持下，已有10名研究生毕业，获得硕士学位，其中5人分别考入厦门大学、中国石油大学（华东）、天津科技大学等攻读博士学位。目前有3名教师、9名研究生在从事该领域的研究工作。.