八面体/五角双锥配位构型的镝单离子磁体的构筑及磁动力学研究

发布时间：2022-08-12 20:21

　　单分子磁体,由于其在分子尺度展现超顺磁慢磁弛豫现象,成为下一代高密度信息存储、分子自旋电子学器件理想的候选材料。其中,分子中仅含有一个顺磁性单元的单离子磁体,因其代表了尽可能小的尺寸并且配体场环境易于设计的优点而备受青睐。本论文以构筑不同配位立体构型的单离子磁体为出发点,选取强磁各向异性且具有磁性双稳态的镝离子为自旋中心,分别选用弱场四齿氮配体、卤素阴离子和强场酚氧、氧化膦配体,利用空间位阻效应和电荷驱动效应设计、合成了系列五角双锥和八面体构型的镝单离子磁体。通过研究其配位结构与磁学性质,结合从头计算探究其内在的磁构效关系以及弛豫机制,具体研究内容如下:1、选取四齿席夫碱亚胺基配体N,N＇-双（2-亚甲基吡啶基）乙二胺（Bpen）和不同取代基的酚氧配体,依赖于配体的空间位阻效应以及电荷驱动效应,合成了四例五角双锥配位构型的镝配合物,并在保持构型的同时实现中心配体场环境的有序调控。通过对四例镝配合物的结构、磁性和从头计算进行详细的研究,阐述了它们的磁各向异性和弛豫路径的差异。通过对性能相对优异的配合物2与已报道的具有非常相似配位环境的类似配合物2’进行磁性与电子结构的对比讨论,探究显著影... 

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 单分子磁体简介
    1.2 单分子磁体弛豫现象与磁行为
    1.3 镧系单离子磁体
        1.3.1 镧系金属离子的结构特点
        1.3.2 镧系单离子磁体的优势
    1.4 镧系单离子磁体设计策略
        1.4.1 单离子各向异性
        1.4.2 晶体场对称性
        1.4.3 孤立自旋/磁稀释
    1.5 具有明确轴取向镝单离子磁体研究进展
        1.5.1 线性二配位镝单离子磁体
        1.5.2 D_(3h)构型镝单离子磁体
        1.5.3 O_h构型镝单离子磁体
        1.5.4 D_(5h)构型镝单离子磁体
        1.5.5 D_(6h)构型镝单离子磁体
        1.5.6 夹心型环戊二烯类镝单离子磁体
    1.6 本论文的选题依据及主要研究内容
    参考文献
第二章 基于亚胺配体D_(5h)构型镝单离子磁体配体场的有序调控及磁行为研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂及仪器
        2.2.2 配体Bpen的合成
        2.2.3 配合物1-4的合成
        2.2.4 X-射线衍射单晶结构测定与精修
        2.2.5 磁性测试
        2.2.6 理论计算细节
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 配合物1-4晶体结构分析
        2.3.2 配合物1-4的磁性表征与结果分析
            2.3.2.1 直流磁化率和磁化强度研究
            2.3.2.2 交流磁化率研究
            2.3.2.3 磁稀释实验研究
        2.3.3 理论计算与磁构关系分析
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 不同类型氮供体原子对D_(5h)构型镝单离子磁体磁弛豫动力学的影响
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂及仪器
        3.2.2 配体Hbpen和 Mbpen的合成
        3.2.3 配合物5-8的合成
        3.2.4 X-射线衍射单晶结构测定与精修
        3.2.5 磁性测试
        3.2.6 理论计算细节
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 配合物5-8晶体结构分析
        3.3.2 配合物5-8的磁性表征与结果分析
            3.3.2.1 直流磁化率和磁化强度研究
            3.3.2.2 交流磁化率研究
        3.3.3 理论计算与磁构关系分析
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 弱化横向配体场构筑高轴向O_h构型镝单离子磁体
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂及仪器
        4.2.2 配合物9和10的合成
        4.2.3 X-射线衍射单晶结构测定与精修
        4.2.4 磁性测试
        4.2.5 理论计算细节
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 配合物9-10晶体结构分析
        4.3.2 配合物9-10的磁性表征与结果分析
            4.3.2.1 直流磁化率和磁化强度研究
            4.3.2.2 交流磁化率研究
            4.3.2.3 磁稀释实验研究
            4.3.2.4 磁滞回线研究
        4.3.3 理论计算与磁构关系分析
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 横向卤素供体原子改变对O_h构型镝单离子磁体磁动力学行为的影响
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂及仪器
        5.2.2 配合物11-13的合成
        5.2.3 X-射线衍射单晶结构测定与精修
        5.2.4 磁性测试
        5.2.5 理论计算细节
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 配合物11-13晶体结构分析
        5.3.2 配合物11-13的磁性表征与结果分析
            5.3.2.1 直流磁化率和磁化强度分析
            5.3.2.2 交流磁化率研究
        5.3.3 理论计算与磁构关系分析
    5.4 本章小结
参考文献
总结、创新点与展望
    总结
    创新点
    展望
攻读博士学位期间发表的论文
附录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土单分子磁体[J]. 任旻,郑丽敏.  化学学报. 2015(11)



本文编号：3676531