低维分子磁体的电性探索

电磁双功能分子晶体是国际功能分子晶体研究的一个前沿方向，它对分子电子学和自旋电子学的发展起着很重要的作用。自2000年来从有机超导体出发将有机pai 电子导电单元和分子磁体中如含卤素、草酸根的磁性络离子通过过饱和溶液、电化学等方法成地制备出了由分别层状堆积的给受体形成的反铁磁性超导体、铁磁性导体和弱铁磁性导体，突破了超导中反磁相和超导态不能共存的概念。在无机铜氧、钴氧和铁砷超导体中，对超导起着重要作用的反铁磁性的 CuO2、CoO2、FeAs面与LaO, Na-H2O层结合在一起得到从抗磁性到铁磁性的超导体。根据我们在电荷转移复合物和分子磁体中多年的工作基础，结合有机、无机超导体的结构特点，我们希望能在基金的支持下，从Cu、Co、Fe等过渡金属和卤素、草酸根形成的低维分子磁体出发，结合插入化学通过插入金属或有机小分子化合物的方法，开展设计、制备新型电磁双功能分子晶体的探索性工作。

在基金的支持下，我们围绕着草酸和卤素离子开展了低维分子磁体的电性探索的工作。首先开展第一过渡系金属的卤素和草酸的配位化合物的结构和磁性的系统研究。对于卤素配体，继续我们原有的　MX2-(1,4-dioxnae)-H2O 三组元体系的动态分子晶体的研究，并将研究重点凝练到Cu(II)的体系中。用Br取代Cl，在保持 (CuX2)3(1,4-dioxane)2体系结构不变的条件下，制备了反铁磁性增强、并出现自旋阻挫的化合物(CuBr2)3(1,4-dioxane)2（Dalton Transaction 封底）。在2011年底经过数十年的条件摸索，制备了具有扩展结构的一维、二维、三维草酸铜的胺盐化合物，并在随后的时间里陆续完成了它们到2K的磁性的准确表征和分析。如对其中一个二维具有(6,3) 蜂巢格子的胺盐化合物的结构进行分析时，发现它具有Kitaev Honeycomb的四个基态之一的stripy磁结构，初步认定它有可能是一个全新的量子自旋液体体系(Scientific Reports)。muSR 实验证实在二维、三维草酸铜胺盐中有量子自旋液体。将二维草酸铜胺盐中胺层用有机给体取代，制备得到了反铁磁性的半导体(BEDT-TTF)3Cu2(C2O4)3(CH3OH)2。采用化学加压的方法，用BETS取代BEDT-TTF，制备得到了反铁磁性有机导体BETS3Cu2(C2O4)3(CH3OH)2。用乙醇取代蜂巢格子中镶嵌的甲醇，晶体结构和电、磁性能基本保持不变。相关文章被选为Chem. Commun. 的封底和CrystEngComm的封二。高压电导测试表明这是一个电磁相关体系。针对无机超导中反铁磁的(4,4) 格子好于(6,3)格子的经验，制备了BEDT-TTF与(4,4) 格子草酸铜阴离子的电荷转移复合物，这是一个反铁磁的导体，在2K以上没有观测到磁长程序，自旋阻搓因子为475，这是一个金属性的量子自旋液体。将(4,4) 格子的甲酸铜作为对离子，得到了半导性有序温度为7K的变磁体。同时继续进行2003我设计出的一维[Fe(C2O4)Cl2-]n为对离子的电荷转移复合物高质量单晶的制备工作，观测到许多有趣的物理现象，有待进一步确证。参加主办国际会议两次，国际会议邀请报告7次。