若干分子纳米磁体的分子工程和晶体工程

【作者】 刘彩明； 张德清； 朱道本；

【机构】 中国科学院化学研究所；

【摘要】 分子纳米磁体是指在低温下呈现出超顺磁性的分子磁体,其交流磁化率会呈现出磁驰豫性质。分子纳米磁体包括单分子磁体、单离子磁体和单链磁体,一般由纳米尺度的配合物组成,在高密度信息存储、量子计算机、分子电子学等领域有很好的应用前景。要获得分子纳米磁体必须满足一些必要条件:1.要有大的基态自旋值(S);2.要有大的磁各向异性而且零场分裂参数小于零(D<0);3.分子间磁耦合尽可能小。所以,合成分子纳米磁体特别是具有高能垒值的分子纳米磁体的难度很大。近年来我们通过分子工程和晶体工程合成得到了一系列单分子磁体、单离子磁体和单链磁体,包括首例同质多晶单链磁体、首例基于纯手性β-双酮的单离子磁体、首例多聚联锁的二维镝(Ⅲ)单分子磁体、首例纯手性铁电性多核单分子磁体等。[1]我们还开发了两类新型铁磁藕合3d-4f簇合物体系,并通过改变体系中稀土离子Ln3+的种类来调控磁性:用磁各项异性大的Dy3+离子构筑得到单分子磁体;而用磁各项异性小的Gd3+离子构筑得到低温磁致冷分子材料。最近,我们重点用溶剂热技术合成得到了一些镝(Ⅲ)单分子磁体和镝(Ⅲ)单离子磁体。例如,我们用5-氯-6-羟基烟酸根和草酸根做配体,合成得到一个三维镝(Ⅲ)金属-有机骨架分子材料(1),其中镝(Ⅲ)离子和草酸根离子形成二维层状结构,层与层之间被5-氯-6-羟基烟酸根进一步桥联成三维框架结构(Fig.1a)。磁性测量表明在2000 Oe直流场下它的交流磁化率呈现出明显的频率依赖性(Fig.1b),其能垒值为37.4 K,并表现出双磁驰豫的性质(Fig.1c)。更多还原