新型Co-Ln异核分子磁性化合物的XAFS研究

分子基磁性材料是一类具有磁学物理特征的分子材料，有关研究涉及到化学、物理、材料和生命科学等诸多新兴交叉研究领域。通过一些外界的微扰（如光、电、磁、压、热等）实现分子材料中磁性的调控，相关研究有可能在未来的分子电子器件和传感器中起重要的作用，因而得到了人们的极大关注，成为当前分子磁性材料研究领域的热点之一。本项目将设计合成一类新型的Co-Ln异核金属有机膦酸化合物，通过稀土离子上配位水的可逆脱吸，改变钴离子周围的配体场强，进而调控钴离子的价态和磁性。用SQUID测量其磁性的变化，利用X-射线吸收精细结构(XAFS)能给出吸收原子的自旋态、电子态和分子结构信息的独特优势, 深入研究特定Co-Ln异核金属有机膦酸化合物脱水前后金属离子周围的局部结构变化,包括键长和配体场强的变化。最终从实验和理论两方面对此类化合物的热致磁性变化进行合理解释。

通过一些外界的微扰（如光、电、磁、压、热等）实现分子材料中磁性的调控，当前分子磁性材料研究领域的热点之一，相关研究有可能在未来的分子电子器件和传感器中起重要的作用。本项目合成了多种三氮杂环膦酸衍生物及其它膦酸配体，系统研究了它们与金属钴离子和稀土离子之间的反应性及组装的规律性，得到15个新颖的金属有机膦酸化合物，着重研究了这些化合物的磁性质，探讨了磁性与结构之间的相互关系。通过磁性和X-射线吸收精细结构(XAFS)测量，发现在系列Co-Ln异金属有机膦酸化合物中，稀土离子配位水的可逆脱吸可以改变钴离子周围的配体场强，进而调控钴离子的价态和磁性,从而第一次提出了第二金属离子的配位环境调控钴离子价态的新途径。而双核镝化合物中晶格水的变化可以影响该单分子磁体的能垒和动力学性质。这些工作为设计合成环境响应型功能磁性化合物提供了新的思路。已经发表SCI论文8篇，包括Angew. Chem. Int. Ed. 1篇, Chem. Eur. J. 3篇, Dalton Trans. 3篇, CrystEngComm 1篇。