阶梯型自旋交叉与荧光多重关联材料

Designing and assembling a spin crossover (SCO) material tagged with a fluorophore that could sense or “feel” the SCO signal ripping through the luminophore. Such a protocol would undoubtedly have prospects in the fields of biomarkers, drug delivery, biological imaging, and thermometry. This project is based on the principle that the absorption bands of spin crossover and emission and/or excitation bands of the luminophore may correlate within synstem, we plan to design and synthesis fluorescent spin crossover materials with stair-shaped (multi-step) spin-crossover by post-synthetic methods and coordination methods, and achiever the crossover between spin crossover and fluorescence. We will also change the solvent molecules, guest molecule, fluorescent group, in order to realize the bidirectional control of switch between spin crossover and fluorescence. Specially, the mechanism of the multiple correlations between spin crossover and fluorescence was systematically investigated. Our ultimate goal and purpose is to realize the structural design and controllable synthesis of multiple correlative materials of the stair-shaped spin crossover and fluorescence, in the development of novel functional materials with light, electricity and magnetic properties, and to control the level of correlation. The project involves the inorganic chemistry, physics, materials, and other disciplines, we believe that we can prepared many novel multi-functional materials, and explore the new theory.

设计和组装荧光标记的自旋交叉材料，并通过荧光的强弱来感应自旋态的变化趋势，这样的荧光与自旋交叉关联材料在生物标记、药物传输、生物成像和温度测量等领域具有广阔的应用前景。本项目基于自旋交叉吸收与荧光发射或者激发之间发生关联的理论依据，计划通过后接枝和配位合成等方法制备阶梯型（多步）自旋交叉荧光材料，并证实自旋交叉与荧光两种性质间的多重关联性。通过改变溶剂分子、客体分子、荧光基团等影响因素来实现自旋交叉和荧光发射之间的双向调控。通过性质测试和理论计算的结合探索荧光与自旋交叉多重关联的形成机制，最终实现自旋交叉与荧光多重关联材料的结构设计和可控制备，研究其光、电和磁性能并实现关联程度的调控。本项目属于无机化学、固体物理、材料等多种学科交叉领域，相信可以制备出许多新颖的多功能关联材料，并探索出新的理论。

随着一些开关材料的涌入，分子电子学获得了迅速发展，有望在信息处理、数据存储以及传感器等领域具有潜在的应用。然而，设计和组装一种荧光基团标记的自旋交叉材料，通过荧光的强弱来感应自旋态的变化趋势，仍是目前科学工作者面临的一大挑战。我们主要探讨设计组装具有不同结构的复合功能Fe(II)离子配合物，并对它们相关的晶体结构、磁学性质和荧光性质进行了表征和研究。.使用荧光基团9-蒽甲醛和9-菲甲醛分别对一链自旋交叉材料进行后修饰，制备出多功能的复合自旋交叉Fe(II)磁性材料。在该实验中，通过对复合材料及配体的变温荧光发射光谱和变温激发光谱的比较，证实出该材料的自旋交叉性质与荧光性质存在协同作用。4-氨基-1,2,4-三氮唑与不同位置吸电子取代基苯甲醛衍生物合成三个不同的希夫碱荧光配体，并与Fe(II)离子在挥发的条件下自组装得到了三个新的二价双核铁配合物，并对晶体结构、变温荧光以及磁性进行测试。在该实验过程中，考察了不同位置的吸电基对制备的Fe(II)配合物自旋转变温度的影响。结果表明，在相同的测试条件下，该合成配合物的转变温度呈现以下规律：邻位取代基配合物>间位取代基配合物>对位取代基配合物。且邻位取代基配合物表现出一步完全自旋转变，间位取代基配合物表现出两步不完全自旋转变，而对位取代基配合物未出现自旋交叉现象。同时变温发射光谱出现了与之相应的协同作用。设计合成新颖的二维霍夫曼化合物，并结合配合物的变温晶体结构、紫外吸收光谱、荧光光谱及自旋交叉磁性测试对其进行了详细分析。并使用客体分子调控主体自旋交叉性质。实现了主体框架从一步完全自旋转变到三步或者两步转变的调控。