在国家自然科学基金委、科技部、中科院等的大力支持下,化学所有机固体院重点实验室的科研人员和北京大学等单位合作,在新型分子(Molecular based) 磁体研究领域取得重要进展。他们采用溶剂热合成技术,用Schiff 碱L (= 4,5-diazafluoren-9-one azine) 作为四齿配体,以交替EE-、EO-叠氮阴离子和二价锰组成的一维链为第二构筑单元(SBU),得到了一个结构新颖的三维磁性配位高分子(Mn-μ1,3-N3-μ1,1-N3)2L,该化合物的拓扑结构显示它具有三套平行互穿的(10, 3)网络,该网络是一种新型的(10, 3) 网络,由于其第二构筑单元链是以一种类似鞋带的穿行方式存在,使得它不象其它报道过的(10, 3) 网络一样呈现出手性。磁性测量表明该化合物存在铁磁和反铁磁两种磁相互作用,这与它带有交替EE-、EO-叠氮阴离子的结构特点相吻合。有趣的是,在温度低至大约2 K时,该化合物还表现出自旋倾斜长程协同磁有序。这一重要进展对于新型分子磁体的设计合成具有重要意义。该研究结果发表在国际著名期刊Angew. Chem. Int. Ed. 2004,43,990-994上。
分子铁磁体由于具有比离子型、合金类铁磁体更优良的性质而日益成为物理学和化学的热门前沿课题。它具有比重小、透光性好、溶解性好、可塑性强、易于复合和加工等优点,在航天材料、微波吸收材料、光磁开关、电磁屏蔽材料、磁记录材料和生物兼容材料等方面都有着十分广阔的应用前景。但是,分子铁磁体的设计和合成工作难度很大,这是因为它必须违背‘电子配对’的自然趋势。叠氮阴离子不但有着非常丰富的配位方式,而且它还是很有效的磁交换介质。当它以头尾和双顺磁金属离子(EE)相联时通常导致反铁磁偶合;而当它以一端和双金属离子(EO)相联且夹角小于108度时则呈现铁磁偶合。更吸引人的是,通过叠氮阴离子桥可构筑结构新颖的配位高分子,它们往往呈现出铁磁、反铁磁、交替铁磁-反铁磁、自旋倾斜长程协同磁有序等等多种多样的磁现象,目前这类化合物的磁有序温度Tc 已达 18-40 K。因此,探索高维(尤其是三维)叠氮桥联配位高分子的设计合成对寻找实用型的室温铁磁体具有重要意义。另一方面,溶剂热合成技术因其能克服不同起始原料溶解的困难及经常生成亚稳态的产物而较传统自组装法有明显优势,而在晶体工程中得到了广泛的应用。该实验室的科研人员首次把溶剂热合成技术推广到磁性叠氮桥联配位高分子的合成中,为新型分子铁磁体的设计合成探索了新的途径。
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