结构可逆型分子磁体的构筑及性能研究

During the last two decades, single-molecule magnets (SMMs) and single-chain magnets (SCMs) which display slow magnetic relaxation have been of increasing interest due to their potential applications in high-density magnetic memories, quantum computing and molecular spintronics. All along reversible manipulation of magnetic behaviour by tuning molecular structures has attracted much attention not only for theoretical research but also for practical applications. Unfortunately, most SMMs and SCMs are low-dimensional coordination compounds, and structural change in SMMs and SCMs often produces an irreversible collapse. Adjustable SMM or SCM systems driven by reversible structural transformation are scarce.This project aims to construct reversible molecular magnets, which will provide us with an ideal model to explore the relationship between structures and properties. At first, coordination compounds with high structural stability will be systhesized,which are capable of undergoing reversible structural changes.Then,those compounds will be employed to research the related information of magnetic properties and crystal structures.This investigation into this system will help us study the related information of magnetic properties and crystal structures, and provide us with a better understanding of the relationship between structures and properties. Finally, the results of this study can provide effective strategies and sound theoretical basis for the synthesis of new types of molecular magnets.

对于单分子磁体来说，每一个分子都是一个小磁体。这所带来的小尺寸效应和量子效应，以及其在信号传输效率、响应时间、能量消耗等方面的优势，使得单分子磁体在信息高密度存储、量子计算机等方面具有巨大的潜在应用价值。合成具有新颖结构的分子磁体，深入研究磁性与分子结构之间的关系，进而构建磁构关系的理论模型是目前研究的重要科学问题。本项目计划首先构筑具有结构可逆性的磁性配合物，一方面通过设计适合的有机配体构筑含有磁性金属中心的配合物材料，通过对其晶体结构及稳定性的研究，筛选具有结构可逆性的分子磁体，并利用其高度的结构可逆性实现单晶到单晶的转化。之后通过研究转化前后及转化过程中化合物磁性的转变，研究化合物磁性与晶体结构之间的相关信息，研究磁性金属中心之间的相互作用，深入理解结构－性能相互关系，从而为进一步设计新型单分子磁体提供新的思路和理论依据。

对于单分子磁体来说，每一个分子都是一个小磁体。这所带来的小尺寸效应和量子效应，以及其在信号传输效率、响应时间、能量消耗等方面的优势，使得单分子磁体在信息高密度存储、量子计算机等方面具有巨大的潜在应用价值。合成具有新颖结构的分子磁体，深入研究磁性与分子结构之间的关系，进而构建磁构关系的理论模型是目前研究的重要科学问题。稀土离子的电子结构对配位环境十分敏感，即使是配体上极细微的改变也会使稀土化合物的磁性受到影响。因此本项目设计合成了一类新型的以稀土元素Dy为磁性中心，通过改变镝离子周围的配位环境，进而调控稀土配合物的磁性，我们以含有多个能参与配位的原子（O、N）的分子为配体，如2-甲基-8-羟基喹啉（HL）、4-[(羧甲基)硫代]-苯甲酸和2-[(羧甲基)硫代]-苯甲酸等，它含有多个原子（O、N）能参与配位，且配位能力不同，可以与中心以多种不同的方式进行配位，产生多种配位构型，用SQUID测量其磁性变化，研究了同种配体在不同配位构型中对化合物磁性的影响，为同种配体在不同配位构型中对化合物磁性的影响提供有力的参考。