多金属多功能晶态配合物的结构设计与性质研究

This programme aims to the great scientific question of the function-directed design of new crystalline materials, and focuses on the structural design and property studies of polymetallic functional crystalline complexes. New concepts, methods and systems are expected via this research, and finally the correlationship between structure and properties may be clarified. This programme plans to synthesize ligand-bridged polymetallic complexes, i.e. integrating coordination ions with different magnetic, light, and catalytic properties into a complex, to study the effect of molecular constructions on properties. The final goal is to realize the controllable synthesis of crystalline molecular materials with improved physical properties. On the basis of our previous work, this research aims to the design and construction of new ligand-bridged functional complexes, and to clarify the mechanism of the intermetallic interaction and assembly of the moieties in the molecule. New synthetic methods are expected to find, and polynuclear, nanoclusters and polymeric ordered crystalline complexes with high Tc can be obtained. The magnetic coupling mechanism can be understood, and the applications to chemical luminescence, information storage and catalysis are investigated.

本项目针对“功能导向新型晶态材料的设计”这一重要科学问题开展多金属功能晶态配合物的结构设计与性质研究，为晶态配合物材料的功能导向和结构设计提供新概念、新方法、新结构以及新体系，揭示材料的结构与功能关系。本项目拟合成配体桥联的多金属配合物(配位化学方法)，通过电荷平衡将具有不同磁、光、催化功能性质的配离子集合在一起（超分子化学方法），研究分子组装对功能性质的影响，最终实现性能优化晶态分子材料的可控合成。在现有工作基础上，瞄准新型配体桥连功能配合物的设计、组装这一前沿研究方向，围绕阐释配合物内金属离子相互作用的机理和配合物内离子组装规律这一主题，探索和发展新的合成方法，制备出多核、纳米簇合物、多维高磁相变温度和有序排列的多核配合物等新型的晶态分子材料, 研究其磁耦合机理和本质, 并挖掘这些材料在发光、信息存储、催化方面的应用。

本项目针对“功能导向新型晶态材料的设计”这一重要科学问题，瞄准新型配体桥连功能配合物的设计、组装这一前沿研究方向，围绕阐释配合物内金属离子相互作用的机理和配合物内离子组装规律这一主题，探索和发展新的合成方法。最终实现配合物晶态分子材料有序可控组装和性能优化。在本基金项目支持下，三年来开展了相关配体制备、分子磁体配合物多核组装的研究工作。开发了多醛、多肼基配体，得到了“程式化programmed)”Schiff碱配体，构筑了四核方块状稀土或过渡金属配合物。发现铽、镝配合物呈现单离子磁体行为，为少有的多核单离子磁体分子材料。成功将一例四核Fe(II)配合物的自旋交叉温度调至室温附近，其脱水后呈现不同的自旋交叉行为，而吸水后能回到脱水前的状态。四核钴(II)配合物呈现罕见的两步自旋交叉变化，为首例四核自旋交叉Co(II)配合物。证明了可以通过调节金属离子间的桥联形式、局部配位环境和抗衡离子，自旋转换材料的性质可以得到优化。开展了三异顺磁性金属配合物的合成，得到了一系列多核、一维和二维三异金属NiLnFe、NiLnCr、CuDyFe配合物，多核配合物呈现良好的单分子磁体行为。系列工作证明了单核多金属配合物的有序组装可以调节材料的磁性质。