Angew. Chem. :强磁耦合稀土簇单分子磁体的新型构筑策略

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区别于传统磁体的长程磁有序行为,单分子磁体(Single-molecule magnet, SMM)是在分子水平上设计开发的一类具有磁双稳态的磁性分子。因其单个分子在一定温度(TB)下就能表现出类似传统磁体的磁学行为,从而架起了微观自旋与宏观磁体的桥梁,已成为化学、物理和材料等多学科的交叉研究热点。另外,目前磁性材料依然是最重要的信息存储介质,但由于量子尺寸效应,现存的磁存储设备已接近存储密度极限,而分子尺度的单分子磁体在高密度信息存储中有着诱人的应用前景。当前,此类材料的磁体性质只有在低温下表现出来(TB低),严重制约了其向应用发展。


鉴于重稀土化合物具有极大的磁矩和磁各向异性,稀土单分子磁体被认为是最有希望实现磁体性能突破的关键分子磁性材料。其中,强耦合多核稀土单分子磁体表现出优秀的磁学性能,已发展为一个前沿研究热点。考虑到稀土离子内4f轨道受到外电子层屏蔽,要实现稀土离子之间的强关联性具有极大的挑战性。目前较为成功的策略是通过自由基或重主族离子桥联稀土中心,或是直接实现稀土离子之间的金属-金属成键。但是,此类体系多集中于双金属中心的稀土单分子磁体,而更多稀土金属中心的强磁耦合体系则非常罕见。


近日,陕西师范大学张鹏副教授及合作者,在自由基桥联稀土单分子磁体体系中引入过渡金属离子,通过过渡金属离子对自由基桥联配体的预组装作用,实现了对四个稀土金属中心进行强磁耦联的目的,这是目前含最多金属中心的强磁耦合稀土单分子磁体(1-Ln)。



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同时,由于过渡金属离子及多个自由基配体的引入,此体系呈现了良好的氧化还原活性,进一步通过化学还原方法对1-Ln的单电子还原产物(2-Ln)进行了分离提纯,单晶X射线衍射揭示了其具有类似1-Ln的分子结构,而光谱及磁学表征表明在2-Ln中两个桥联配体具有不同化合价,而这种混合价配体致使2-Ln具有更好的磁体性质。


最终,尽管此类稀土单分子磁体的磁学性能有待提高,但该工作为强磁耦合稀土簇单分子磁体的设计提供了一种独到的构筑策略。

文信息

Radical-Bridged Heterometallic Single-Molecule Magnets Incorporating Four Lanthanoceniums

Dr. Peng Zhang, Qian-Cheng Luo, Dr. Zhenhua Zhu, Wanrong He, Nan Song, Junting Lv, Xuning Wang, Prof. Quan-Guo Zhai, Prof. Yan-Zhen Zheng, Prof. Jinkui Tang

文章的第一作者是陕西师范大学的张鹏副教授。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202218540




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