有机修饰Mn12单分子磁子的溶液和界面自组装

单分子磁子具有独特的磁量子效应，它在超高密度存储及量子计算机等方面具有潜在应用，将单分子磁子加工成薄膜器件是实现其应用的前题。与大多数文献中所采用的微电子加工方法不同，在本项目中我们拟利用分子自组装的方法构筑单分子磁子有序及图案化薄膜器件。Mn12簇具有较大的自旋基态，较高的阻挡温度，是典型的单分子磁子。考虑到Mn12簇遇水易分解，不溶于有机溶剂等缺点，我们首先通过配体交换反应对Mn12簇进行适当的表面修饰，制备有机修饰的Mn12单分子磁子复合物。其次，以修饰后的Mn12复合物为功能性构筑基元研究其在溶液及界面的自组装行为，了解其组装特点及自组装规律，进而发展自下而上的分子自组装方法。最终，利用自组装方法在纳米及介观尺度内实现Mn12复合物在固体基底表面的有序和可控组装，在此基础上研究复合物组装结构与磁性间的关系，为单分子磁子薄膜器件的制备提供新的认识和参考。

本课题致力于构筑Mn12单分子磁子有序及图案化薄膜器件。基本的研究思路是对溶解性差、难于加工的Mn12单分子磁子进行表面化学改性获得有机修饰的单分子磁子复合物。以改性后的Mn12复合物为构筑基元研究其自组装行为。利用其自组装特性获得有序图案化薄膜结构，并考查其组装结构与磁性间的关联。在项目执行过程中我们完成了如下工作：1、发展了一种简单的液相合成法制备Mn12单分子磁子，其反应产率较文献方法有了明显提高。2、通过配体交换反应制备了一系列脂肪酸修饰的Mn12单分子磁子复合物，并获得了配体交换反应的一些基本规律，即Mn12簇的轴向位置更容易进行配体交换反应。3、研究了Mn12复合物在有机溶液中的组装行为，认识到其具有类似于表面活性剂的两亲性特征。4、利用其两亲性特征构筑了介观有序的蜂窝状薄膜，并研究了配体修饰对单分子磁性的影响。5、利用有机修饰Mn12复合物对水分子的稳定性开发了一类以Mn12单分子磁子为基材的新型磁成像剂。