基于不同策略调控3d-4f和4f单分子磁体的结构和性质

发布时间：2022-01-27 23:38

　　由于单分子磁体在多个领域,如超高密度存储、量子计算、自旋电子学等具有潜在的应用而受到了研究者的广泛关注。其中稀土离子因具有未淬灭的轨道角动量和本征的磁各向异性而成为近年来单分子磁体关注的热点。目前稀土单分子磁体的研究方向主要集中在改善稀土离子的晶体场和提高磁相互作用来构筑具有高能垒（Ueff）、高阻塞温度（TB）的单分子磁体。尽管镧系单分子磁体的阻塞温度和有效能垒记录不断的刷新（目前最高值分别为80 K和1541 cm-1）,但仍没有达到可以应用的条件。此外,调控稀土单分子磁体的性能以及探究不同类型单分子磁体的弛豫机理也是分子磁体研究的重要组成部分。在本论文中,一方面我们通过调控阴离子、pH值、反应比例等方法合成了几个不同体系的多组分稀土单分子磁体,这些单分子磁体中包含多步弛豫过程、手性等特征。另一方面,我们设计合成了三例具有五角双锥过渡金属中心的3d-4f单分子磁体,并对它们的结构和磁性关系进行了深入的探讨。主要研究成果如下:1.合成并表征了一系列阴离子调控的稀土单分子磁体,并研究了它们结构和磁性。我们设计合成了一个多齿席夫碱配体L1,并利用该配体与不同阴离子(NO3-、Cl-、OT... 

【文章来源】：南京大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校

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图１．１磁性材料可大致分为：ａ顺磁体，ｂ铁磁体，ｃ反铁磁体，ｄ亚铁磁体［｜？??

?ｃ?ｄ??图１．１磁性材料可大致分为：ａ顺磁体，ｂ铁磁体，ｃ反铁磁体，ｄ亚铁磁体［｜？??在大多数具有未成对电子的物质中，单个磁矩都是随机取向的。尽管这些材??料在磁场中能被吸引，但是吸引力往往很弱，这些材料具有顺磁性（如图１．１ａ）。??在某些物质中，磁矩（自旋）间的相互作用使自旋在同一方向排列，这种物质具??有铁磁性（图１．１ｂ）。相反，有些材料中的磁耦合使自旋以反平行的方式排列，??则可能形成反铁磁体（图１．１ｃ）或亚铁磁体（图ｌ．ｌｄ）。另外，按其随外加磁场??的变化，反铁磁体还可分别表现出自旋翻转相和变磁相变等特征。不同的磁状态??都具有独特的磁场响应（图１．２）。??ｍ?／?ｙ??ｊ?Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?／＼??ｆ?Ｃｏｕｐｌｉｎｇ?／?ｊ?Ｍｅｔａｍａｇｎｅｔ??０?＇?Ｄｉａｍａｇｎｅｔ）Ｃ??Ｈ????图１．２各种磁状态的磁化强度曲线［１（）ｅ］??２??

１．３单分子磁体的基本概念??单分子磁体的概念源自于［Ｍｎｌ２０ｌ２（０２ＣＭｅ）ｌ６（Ｈ２０）４］＿２ＣＨ３Ｃ００Ｈ?４Ｈ２０的发??现，该化合物是首个被发现的单分子磁体［１２］。它的结构如图１．３所示，４个Ｍｎｌｖ??（５?＝?３／２）位于簇的中心，８个Ｍｎ１１１?（＜Ｓ＝?２）位于簇的外围，簇合物整体表现为??Ｚ）２ｄ对称性。１９９３年，Ｓｅｓｓｏｌｉ和Ｇａｔｔｅｓｃｈｉ等科研工作者发现该化合物在去除外??加磁场后，磁矩仍能在分子中保持，低温下具有类似于超顺磁体的磁弛豫行为。??随后的研宄中又发现该化合物在３?Ｋ下可以观察到具有台阶的磁滞回线［１３］。在此??之前，磁滞现象在离散的分子体系中是闻所未闻的现象，这一发现开辟了分子磁??学的薪新领域?单分子磁体（ｓｉｎｇｌｅ?ｍｏ丨ｅｃｕｌｅ?ｍａｇｎｅｔ，ＳＭＭ）。??４?—?ｉ?ｉ?ｒ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ??－３－２－１０１２３??Ｆｉｅｌｄ?（Ｔ）??图１．３?（左）ＭｎｉｒＯＡｃ的结构图；（右）不同温度下ＭｎｉｒＯＡｃ的台阶状磁滞回线。橙色箭??头、绿色箭头、红球和黑球分别代表Ｍｎｉｎ、Ｍｎ１１、氧原子和碳原子｜８＇１３１。箭头的取向为Ｍｎ１１１??和Ｍｎ１１离子之间反铁磁耦合，并产生的总基态自旋为１０??与磁性源至自身原子或分子之间的三维长程有序的传统磁体不同，中－分子磁??体的磁性来源于内部的单个分子

【参考文献】：
期刊论文
[1]磁性材料行业现状与发展前景分析[J]. 李亚峰.  新材料产业. 2018(07)
[2]分子磁性材料及其研究进展[J]. 袁梅,王新益,张闻,高松.  大学化学. 2012(04)



本文编号：3613286