磁光双功能磁双稳态材料

In the big data era, ultrahigh-density data storage is one of the crucial problems to solve in the future information technology. Spin-crossover materials and single molecule magnets with the magnetic bistable properties can fundamentally overcome the super-paramagnetic limit. They are expected to be the ideal materials for ultrahigh-density data storage. The combinations of magnetic bistable properties and the change of the optical properties are expected to form magneto-optical bifunctional materials, which have the attractive applications in fields of high density magneto-optical storage, magneto-optic switch and magneto-optic sensor. Under the background of the implementation of the national big data strategy, we aim to explore new materials for ultrahigh-density data storage. We will focus on the following works: 1) The developments of the bifunctional materials of spin-crossover and single molecule magnets are expected to get tristability or multistability under two kinds of external stimuli, which should further improve the data storage density. 2) Aggregation-induced emission will combine with the spin-crossover and lanthanide-based single molecule magnets to form fluorescent spin-crossover and luminescent lanthanide-based single molecule magnets with magneto-optical bifunctional properties, respectively.

大数据时代，超高密度信息存储是是未来信息技术要解决的关键问题之一。具有磁双稳态性质的自旋交叉材料和单分子磁体，可从根本上克服超顺磁效应的限制，有望成为超高密度信息存储材料。将磁双稳态性质进一步与光性质的变化结合则有望得到磁光双功能材料，从而在高密度磁光存储、磁光开关、磁光传感器等方面具有诱人的应用前景。在实施国家大数据战略的背景下，以探索超高密度信息存储材料为目标，本项目将开展以下工作：1) 开发自旋交叉和单分子磁体相结合的双功能体系，有望在两种外在刺激下获得三稳态或多稳态，进一步提高信息存储密度；2) 将聚集诱导发光分别与自旋交叉和稀土单分子磁体相结合，以开发具有磁光双功能的荧光自旋交叉材料和发光稀土单分子磁体。

磁双稳态与光性质相结合有望获得磁光双功能材料，在高密度磁光存储、磁光开关、磁光传感器等方面具有诱人的应用前景。本项目拟将自旋交叉、单分子磁体和聚集诱导发光两两结合以探索自旋交叉和单分子磁体结合的双功能体系、荧光自旋交叉材料和发光稀土单分子磁体。为此，我们紧密围绕研究计划积极探索磁与光的结合，最终在自旋交叉和光结合的方面获得重要进展：1）在霍夫曼型金属有机框架材料中引入光活性客体偶氮苯，首次观察到可逆的客体驱动光诱导自旋转变效应，为研发光响应磁开关材料提供了新的思路。2）首次采用光或热辅助自旋态退火技术实现了对三稳态的自旋调控，并首次观察到隐藏的四步自旋交叉性质。3)构筑了首例有机-无机杂化钙钛矿型自旋交叉材料，显示出自旋态依赖的荧光性质，在三维FeL3型体系中首次观察到光诱导激发自旋态捕获效应。4）首次采用光化学[2+2]环加成反应调控自旋交叉性质。我们进一步采用弯曲的桥连配体构筑三维霍夫曼型金属有机框架材料，通过主客体间氢键作用和芳环作用的优化，得到了八个四步自旋交叉化合物，获得了降温七步升温八步的最高多步记录，探索出一系列多步自旋交叉材料的设计策略，从而为研发具有超高密度信息存储和多向开关潜在应用的多稳态材料提供了有效的指导。在与单分子磁体结合的探索研究中，我们获得了含聚集诱导发光配体的镝单离子磁体、几乎反平行伊辛各向异性的完美三角构型的三核镝单分子磁体和五配位钴单离子磁体。我们采用四吡啶苯配体作为桥连基元，在双核三价铁配合物中观察到滞回型自旋交叉性质、罕见的连续相转变和异常的介电响应。我们还积极探索新的金属配体，构筑了首例含[Pd(SCN)4]2−基元的二维自旋交叉聚合物。本项目共有两项专利授权，共发表学术论文14篇，包括Angew. Chem. Int. Ed.(1篇)；Chem. Sci.（2篇）；CCS Chem.（1篇）；Chem. Commun.（2篇）；Chin. Chem. Lett.（1篇）；Inorg. Chem. Front.（4篇）;Dalton Trans.（1篇）; Inorg. Chem. Commun.（1篇）；无机化学学报（1篇）。