新型2p-3d-4f杂自旋类单分子磁体的设计合成与性质研究

本项目以合成具有信息存储应用前景的单分子磁体(SMMs)为目标。拟采用具有显著旋轨耦合和磁各向异性的Dy、Tb、Ho等重稀土三价离子为主要的自旋载体，辅以具有2p有机自旋的自由基作为配体，结合3d过渡金属离子，设计合成未见报道的新型"2p-3d-4f杂自旋类SMMs"。观察体系可能显现的新性质；研究体系构效关系；尝试探索晶体场和分子内自旋间弱相互作用等因素对稀土基SMMs磁化势垒△eff、TB温度、以及可能出现的磁量子隧穿(QTM)等微观量子现象的影响；为设计合成具有高TB温度的单分子磁体提供有价值的实验和理论依据。本项目对单分子磁体作为高密度信息存储材料的实现有推动意义。

本项目以合成具有信息存储应用前景的单分子磁体(SMMs)为目标。采用具有显著旋轨耦合和磁各向异性的DyIII、TbIII、HoIII等重稀土三价离子为主要的自旋载体，辅以具有2p 有机自旋的新颖氮氧自由基作为配体，结合3d 过渡金属离子，采用稀土跟过渡金属与配体分步反应的方法成功设计合成了首例具有二维结构的“2p-3d-4f杂自旋类金属配合物”。虽然未观察到其单分子磁体行为，但为此类多种自旋共存体系的设计合成提供了一定的实验合成依据。此外项目中得到了30余个结构确定的2p-4f, 4f, 3d-4f 以及2p-3d 金属化合物，采用近似方法研究了具有旋轨耦合的稀土体系的自旋间相互作用，并成功筛选出了2例具有磁驰豫行为的稀土基单离子磁体，研究了体系的构效关系，提出低对称性D2d的配位环境也可以使DyIII单离子显示慢磁驰豫行为。本项目的成果已发表SCI论文18篇(其中7篇IF>3)，部分成果发表在无机化学前沿杂志Inorg. Chem.2篇；Dalton Trans.1篇；CrystEngComm. 4篇。较好的完成了项目预期目标。