具有单分子磁体行为的光诱导自旋交叉配合物的设计合成及性质研究

Multifunctional molecular-based magnetic materials with the properties of Spin crossover (SCO) combine with single-molecule magnet (SMM) have potential applications and become one of hot topics of the chemistry and material fields. One target of this project aim at investigating the single-molecule magnet behavior, optical-switching and tristability properties of some reported Fe(II) complexs which have the LIESST effect. Another target aims at preparing mononuclear and polynuclear spin crossover Fe(II) complexs that are photoinduced Single-Molecule Magnet behavior by Fe(II) with nitrogen-containing heterocyclic ligands such as triazole and tetrazole ligands contained different substituent groups and investigating their special magnetic properties. These studies provide experimental foundation and structural templates for the design of new photoinduced SMMs based on the SCO phenomenon.

自旋交叉与单分子磁体性质的交叉结合，是目前最具有应用前景的多功能分子基磁性材料之一。本项目的研究目标之一是挑选已知的具有LIESST效应的亚铁配合物来进行光诱导单分子磁体行为的研究，研究其光开关特性以及三稳态特性。目标之二是进一步拓展，采用含不同取代基团的三氮唑，四氮唑等氮杂环配体与亚铁实现定向调控合成，获得具有光诱导单分子磁体行为的单核和多核自旋交叉配合物，探讨光诱导高自旋态的亚铁单分子磁体特有的磁学性质；研究组装规律，调节配体的对称性及空间位阻，实现以配体来调节单分子磁体的结构和磁学性能，为构筑磁性能更加优良的具有光诱导单分子磁体行为的自旋交叉配合物提供实验依据和理论模型。

自旋交叉化合物具有低自旋和高自旋双稳态特性，因此可以作为分子开关与信息存储材料。经过八十多年的发展，对于自旋交叉现象的研究已经非常成熟，如今，自旋交叉配合物体系向着自旋交叉性质与导电、发光等其他功能性质相结合的多功能复合分子基材料方向发展，成为材料领域极具应用前景的研究热点之一。八元铬 Cr(III) 杂环{Cr7M}的簇合物及其衍生物，在聚合反应催化，磁制冷及量子计算等方面都有着重要的潜在应用价值。最重要的是，该八元环可作为量子比特，在量子计算方面有着巨大的应用前景。将亚铁Fe(II) 自旋交叉中心引入基于{Cr7Ni}杂环的量子比特体系，可将自旋交叉中心作为一个控制量子比特的分子开关。另外为了对反铁磁环的Néel 矢量进行调控，本工作将过渡金属钒V(III) 引入到八元杂环体系代替铬Cr(III)，得到新的八元杂环，并对其进行了粉末磁学性质、单晶磁学性质和高频电子顺磁共振（EPR）测量和研究，测量结果表明，它们表现出较好的量子比特行为。