客体分子调控的微孔稀土光磁材料的研究

稀土材料由于其独特的光学、磁学性质而成为近年来国际上发展最为快速的前沿研究领域之一。本项目拟合成以稀土离子或稀土离子簇（以三价镝离子为主）为主要结点的微孔配位聚合物，对该类配合物的光学性质和磁性质进行系统研究，探讨微孔结构中客体分子/离子的种类、数量及其与主体结构的结合方式对产物光磁性质的影响。主要研究内容包括：(1)采用模板法或二级构筑单元法等多种方法合成以镝为主的稀土配位聚合物，并通过实验条件的变换对产物的结构维度进行调控，制备微孔型产物；(2)用化学方法改变微孔结构中的客体分子/离子的种类和数量或者对微孔结构的框架进行"后修饰"，并进行相关表征；(3)系统研究客体分子/离子的变化以及"后修饰"前后对产物光磁性质的影响，进而寻找兼具发光和磁性等的分子基材料。本项目不仅有助于分子发光材料和磁性材料的发展，而且有望用于高密度信息存储和分子开关等器件的开发，及时开展相关研究具有重要意义。

以稀土金属离子为主要自旋载体并辅以过渡金属离子，以芳香羧酸为桥联配体，设计并合成了多个系列具有不同结构特点的配位聚合物。通过对反应条件的精细调节，使得产物的结构呈现出从一维、二维到三维的变化，并且得到了具有预期微孔结构的稀土配位聚合物，详细地研究了它们的磁性质和发光性质，主要研究成果如下：1) 合成了系列同构的双核镝单元为结点的微孔配位聚合物。我们成功地实现了以单晶到单晶转换的方式改变该微孔配位聚合物的客体分子种类。有趣的是不同的客体分子虽然没有明显改变该配位聚合物的主体骨架，但对双核镝单元内部磁交换途径和金属离子配位环境的微扰显著地改变了其磁行为，这为研究多核稀土单分子磁体的磁本质提供了一个非常有价值的实例，并且显示了在小分子磁探针方面的潜在应用价值。2) 以2,5-呋喃二酸为配体，合成出两个由Ln2Co线型三核结构单元构为结点的具有不同三维结构的微孔配位聚合物，分别属于3,10T9格子、(418.624.83)(43)2拓扑结构和tfz-d格子、(43)2(46.618.84) 拓扑结构，磁性研究表明其中一个化合物中Dy(III)离子和Co(II)离子之间显示出罕见的铁磁偶合作用，发光性质研究表明该化合物显示出强度很高的Dy(III)离子特征荧光发射峰。3) 合成出系列配位聚合物，结构研究表明产物呈现出不同维度的变化，并系统地研究了这些配位聚合物的磁性质，通过理论分析与实验数据的对比探讨了磁-构关系。以上部分工作已发表在国际知名学术刊物上或正在审稿中。