自旋转换分子复合材料的研究

自旋转换分子材料可以作为未来接近极限的高密度信息存储材料之一而受到各个发达国家的高度关注。目前，通过分子设计和结构调控可以获得具有自旋转换行为的配合物，但该类配合物的单晶或粉末的机械加工性能较差，限制了其在信息存储材料方面的应用。我们拟通过化学方法将自旋转换配合物与功能性高分子进行组装，获得具有自旋转换行为的高分子复合材料。本项目涉及磁性分子材料和高分子材料的交叉领域，重点研究具有自旋转换特征的过渡金属配合物及其与有机/高分子材料结合制备复合材料的合成方法与性质。通过对自旋转换配合物配体的高分子修饰、引入导电和顺磁性高分子、在外加电场或磁场下聚合等方法，制备高度有序的复合材料，改善自旋转换材料的可塑性和机械加工性等，提高该类材料的应用性。

项目围绕具有自旋转换功能的配合物分子及复合材料这一研究目标，设计合成了具有不同结构与性质的多种配合物，包括分别具有高、低自旋态和热致、压致自旋转换行为的系列亚铁配合物以及具有一维至三维结构和磁性质的多种配合物分子材料，深入探讨与总结了中心金属离子、配体及反应条件对于配合物结构、磁性与自旋转换行为的影响。在上述配合物合成的基础上，尝试将具有自旋转换行为的配合物与多种高分子进行复合，制备了自旋转换-聚乙烯醇（PVA）复合薄膜、自旋转换-聚乙烯比咯烷酮（PVP）复合纳米材料等系列复合材料。对于复合前后自旋转换行为变化、高分子性能变化、自旋转换-高分子相互作用等进行了系统研究与总结。同时，将上述复合材料制备过程中总结的PVP对于配合物形貌及分子结构的作用规律进一步拓展研究与应用范围，得到了系列配合物手性纳米晶态材料。本项目研究成果为功能配合物的形态及可塑性优化、高分子材料的功能化与有序化、以及复合材料的合成与改进提供了新思路与新方法， 完成了预期目标。