以酚肟类配体为基础的Mn/Ln异金属簇合物的合成及其磁性研究

The study of 3d/4f heterometallic clusters has attracted intense interests for its fantastic structures and potential applications in molecular-based magnetic materials. In this project, we aim at constructing high-nuclearity Mn/Ln clusters by using designed new phenolic oxime derivatised ligands. Inorganic metal salts or small metallic clusters will be used as starting materials and a variety of solvent systems as well as reacting systems with different pH values will be explored to search for the most suitable reacting conditions.The structural-magneto correlation of the clusters will be explored by means of single-crystal X-Ray diffraction study, magnetic analysis and spectroscopic analysis.To obtain 3d/4f heterometallic culsters with high ground-spin state and large negative anisotropy, which may function as single-molecular magnets with high blocking temperature, the magnetic properties of the clusters will be tuned by stuctural modification of the R motif in oxime group,or changing of the oxidation state of the Mn ions, or introduction of small bridging ligands which can effectively mediate the magnetic coupling. The results of this project may provide new examples、new synthetic routes and theoretic basis for the fundermetal study of molecular-based magnetic materials.

具有新奇结构和独特性质的3d/4f异金属簇合物由于其在分子基磁性材料方面的广阔应用前景而引起了广泛的研究兴趣。本项目拟采用锰-稀土这一体系，通过设计合成新颖的酚肟类配体，使用无机金属盐或小分子金属簇合物作为反应原料，通过选择适当的溶剂，调节溶液的pH值等方法，构筑高核的锰-稀土异金属簇合物。通过X-射线晶体学，磁化学、谱学等手段，研究结构与磁性的关系。通过进一步改变配体的侧链基团、改变锰的氧化态、引入具有良好磁传递效应的小分子配体来改善簇合物的磁性质，合成具有高基态自旋值，大的负磁各向异性的3d/4f异金属簇合物，以期能得到具有较高阻塞温度的单分子磁体，为分子基磁性材料的基础研究提供新的合成路径，新的研究对象和理论依据。

近年来，由于单分子磁体在高密度信息存储、量子计算机等方面的潜在应用, 及其在理解宏观经典磁学效应和微观量子效应之间关系的作用，受到了各国科学家的广泛关注。稀土离子普遍具有高自旋及旋轨耦合形成的较大的易磁轴各向异性，适合用于制备单分子磁体。将其与3d金属结合起来构筑3d/4f异金属簇合物，通过3d和4f离子的相互作用，有可能得到比较理想的，具有较高有效能垒和磁阻滞温度的单分子磁体。.考虑到酚肟类配体及羟基吡啶配体易于传递金属离子间的铁磁性作用，有助于得到具有较高基态自旋值的簇合物分子，从而获得更好的单分子磁体性质，本项目选择它们作为主要配体，以醇胺、羧酸分子作为辅助配体，合成了系列六核、七核、十二核Mn-Ln二元异金属簇合物，对这些簇合物进行了单晶结构测定、元素分析、红外表征、粉末衍射研究，并系统地研究了它们的磁性质，及结构与磁性的关系。其中部分化合物具有比较好的单分子磁体性质。为更好地研究Mn金属中心对单分子磁体性质的影响，我们也合成了一系列的Fe-Ln簇合物进行比较。