稀土金属-有机框架的分子磁性研究

【作者】 孟茜茜； 师唯； 程鹏；

【机构】 南开大学化学学院；

【摘要】 单分子磁体在高密度信息存储、量子计算和自旋电子学等领域具有潜在的应用前景。以金属-有机框架作为单分子磁体的研究平台是一种新的策略,如可以利用金属-有机框架的刚性框架结构限定节点中金属离子的配位构型来调控金属节点的磁性,也可以通过修饰有机连接体来调节自旋载体之间的磁相互作用。此外,利用框架的孔结构,变换孔中的客体分子也能够实现对金属节点磁动力学的有效调控^[1]。我们课题组在稀土金属-有机框架的合成和分子磁性的研究方面取得了一些进展。如我们合成了一例具有单分子磁体性质的镝化合物{（H₃O）[Dy（NA）₂]·H₂O}_n,其中通过框架结构稳定了Dy³⁺离子,获得了具有低配位数并空气稳定的产物^[2]。我们将具有D_2d配位构型的镝单分子磁体限定在一维链结构中,有效的提高了其磁弛豫能垒和矫顽力^[3]。在{[Dy₂（FDA）₃（DMF）₂]·溶剂}_n中,我们通过改变金属节点上的配位溶剂分子,调节了Dy³⁺离子的配位构型,从而调控其磁性质（图1a）^[4]。此外,我们还得到了系列低温下表现慢磁弛豫行为的3d-4f三维框架化合物^[5-7]。在系列同构的以Dy₂单分子磁体为节点的稀土金属-有机框架（Dy₂（INO）₄（NO₃）₂·2solvent）中,我们通过交换客体溶剂分子,诱导了可逆的单晶到单晶的转换,进而调节了单分子磁体性质（图1b）^[8]。我们还通过温度变化来调控框架中Dy³⁺离子的配位构型,实现"开/关"单分子磁体行为^[9]。更多还原