[00119291]分子基磁性材料的可控制备与性能调控

本项目属于化学学科中功能配合物化学、晶体工程、材料化学和固体化学等基础性交叉学科领域。 分子基磁性材料在信息存储、量子计算设备、自旋电子学、磁制冷、分子开关、显示材料等领域具有潜在的应用价值,是化学学科和材料学科的研究前沿和热点。如何在分子水平上,可控制备优良磁性能的分子基磁性材料是该领域的关键科学问题。围绕这个关键科学问题,本项目主要开展了手性磁性材料、稀土分子磁体、稀土磁制冷剂以及多样磁行为的多核金属配合物和金属甲酸/叠氮体系等方面的研究。在具有重要应用前景的分子基磁性材料方面取得了一系列创新性成果,合成了一系列新的功能分子基磁性材料,阐明了其磁构关系。主要研究内容如下： 1. 稀土分子磁体和稀土磁制冷剂的可控制备与性能调控。创新性地使用廉价的稀土氧化物为稀土离子源,并且选用简单的有机羧酸为主配体,在水热溶剂热条件下获得磁性能优异的稀土分子磁体和稀土磁制冷剂,为稀土分子基磁性材料的可控制备开辟新的途径。 2. 基于电荷竞争配体协同配位的分子基磁性材料的可控制备与性能调控。系统开展了基于叠氮与负电荷羧基配体的分子基磁性材料的研究,通过创新合成方法,克服了电荷竞争配体的协同配位问题,获得了多类具有不同磁行为的配位聚合物并阐明了磁构关系,为分子基磁性材料的可控制备与性能调控提供了新方法和新技术。 3. 基于手性或非手性配体的手性分子基磁性材料的可控制备与性能调控。以非手性的四唑类配体,率先合成了两例能够自发拆分的锰基磁性材料,圆二色谱和理论计算证实了化合物的对映体性质,开创了以非手性四唑类配体可控制备手性分子基磁性材料的新方法。与此同时,利用手性希夫碱配体获得了系列手性3d-4f分子基磁性材料。 4. 基于多核金属配合物的分子基磁性材料的可控制备与性能调控。应用自主设计的多种巯基配体,结合自组装和分步组装策略构筑了系列多核磁性金属配合物,可控制备了具有亚铁磁体、自旋倾斜和自旋阻挫等磁行为的分子基磁性材料,并系统研究了其磁构关系。 5. 异自旋金属甲酸化合物的可控制备与磁性能调控。发展了一系列具有红砷镍矿型的异自旋金属甲酸化合物,首次在金属甲酸化合物中获得尼尔N型亚铁磁体,研究了模板阳离子和金属离子种类对磁性能的影响,实现了金属甲酸类分子基磁性材料的可控制备与磁性能调控。