基于电子转移型光致变色配体的自旋交叉配合物的构筑及性能调控研究

Spin crossover (SCO) materials have attracted considerable attention for their important applications in data storage, color device, molecular switches, etc. This project will synthesize some substituted viologen and 1,4,5,8-naphthalenediimide as charge transfer photochromism ligands. The ligands will be assembled with transition metal ions such as Fe(II) ions, to construct SCO complexes. Photo stimuli will be performed on the complexes, and the changes of structures and magnetic properties before and after irradiation will be studied. In this project, we will explore the transfer pathways of electronics for photo-induced radicals, and reveal the mechanisms of tuning SCO behaviors. This project can help to discover new strategies for tuning SCO with photo stimuli, and provide experimental and theoretical support for designing SCO materials with high performance and application availability.

自旋交叉材料因在信息存储、显色器件、分子开关等方面具有重大的应用前景而受到广泛关注。本项目拟合成取代紫精和取代萘四甲酰二胺类电子转移型光致变色配体，并将其与Fe(II)等过渡金属离子组装得到预期具有自旋交叉行为的磁性配合物。对配合物进行光照刺激，研究光照前后配合物的结构和自旋交叉性质的变化，探索光生自由基的电子转移途径，揭示这类配体在光照刺激下对自旋交叉行为的调控机理。本项目的研究有助于开发新的光照调控自旋交叉的方式，并为进一步设计合成性能优异、易于调控、应用性强的自旋交叉材料提供科学依据和理论指导。

光致变色现象在调控物质磁性、颜色、荧光等物理性质，拓展提升材料性能方面具有非常重要的作用。在本项目中，我们合成了一类具有电子转移型光致变色性质的取代萘四甲酰胺类配体，与二价钴离子、锌离子、镉离子等过渡金属离子组装形成了一系列不同维度的配位聚合物。我们利用X-射线单晶衍射表征了其分子结构，并对配合物在光照刺激前后的光致变色行为和磁学性质进行了深入研究。研究结果表明，所得配合物均表现出光致变色现象，即在氙灯照射下可产生自由基引发颜色变化，并可通过置于黑暗条件下或加热来猝灭自由基实现可逆变色行为。同时，配合物在光照过程中荧光光谱强度逐渐下降，表现出光致荧光变化的性质。磁性测试表明钴配合物表现出反铁磁性质。本项目获得的这类材料在显色器件和光响应分子器件等领域具有潜在的应用价值。