功能磁性双稳态配合物的设计合成研究

【作者】 孟银杉； 刘涛； 王炳武； 高松；

【机构】 大连理工大学精细化工国家重点实验室； 北京大学化学与分子工程学院；

【摘要】 近年来,具有可调控电子态的功能磁性双稳态分子材料已成为配位化学、材料科学和凝聚态物理等交叉领域的研究热点之一。这类分子材料可以在外界光、热、磁场等物理刺激下发生自旋矢量的可逆转变,表现出自旋双稳态特性,有望应用于高密度信息存储、分子开关、自旋电子器件、量子计算等前沿领域。依据自旋矢量的本征属性,可通过改变自旋磁矩的大小或自旋矢量的取向来构建磁性双稳态。分子纳米磁体是一类典型的磁性双稳态材料,表现为外磁场调控的磁矩取向变换。其磁矩矢量在移去外磁场后,仍能保持原磁化取向。理解和控制磁各向异性是优化其双能级电子结构,实现自旋电子态可逆切换的关键。对此,我们选择具有强旋轨耦合的稀土离子作为自旋载体,通过引入强轴向配体,实现了强单轴磁各向异性和高翻转能垒的分子纳米磁体构筑。以自旋交叉和金属间电子转移为代表的磁性双稳态配合物则可以发生自旋磁矩大小的变化,在外界光、热等物理刺激下产生中心金属高低自旋态的切换。伴随着金属中心自旋态变化的同时,金属离子的磁各向异性、磁拓扑结构均会发生改变,有可能利用光对分子纳米磁体进行开关控制。对此,我们利用多氰合铁建筑单元连接自旋转变中心,通过调控高自旋中心的不对称配位环境,构建了一系列一维和二维磁体。光磁研究表明,在特定波长激发条件下,可诱导其低自旋到高自旋的双稳态切换。与此同时,高自旋状态还表现出典型的慢磁弛豫行为,是光诱导分子纳米磁体。磁滞测试表明,该在液氦温度以下可以表现出开口型磁滞回线,矫顽场高达1.3 T。更多还原