【摘要】：隨著磁性材料在現代科學技術中的應用越來越廣泛,人們對磁性材料的要求也越來越高,傳統磁性材料的信息存儲能力有限,于是單分子磁體這種特殊的零維(0D)納米磁性材料應運而生。單分子磁體(SMMs)的磁性來源于單個分子,在阻塞溫度(T_B)下能表現磁化慢弛豫行為,具有尺寸小、易溶解、分散性好且易加工等優(yōu)點,使其在量子計算,高密度信息存儲,分子自旋及磁性制冷等方面具有廣闊的應用前景。3d-SMMs和3d-4f SMMs一直是單分子磁體研究的熱點,但人們發(fā)現3d過渡金屬離子的3d軌道在配位場下會發(fā)生淬滅,導致旋軌耦合作用較小,即分子的自選基態(tài)S和各向異性D很難同時提高。4f稀土金屬離子的引入雖然在一定程度上提高了系統的各向異性參數,但3d-4f SMMs中的磁耦合作用較小,導致基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的有效能壘U_(eff)難以加強。所以,我們的研究對象是4f-SMMs的結構和磁性質。稀土離子4f軌道在晶體場中不會淬滅,能產生較強的旋軌耦合作用和較大的磁各向異性。利用兩種具有不同對稱性、不同配位屬性的多齒螯合配體構建含有例如直線型、三角錐型和四方錐型等拓撲結構的配合物,有利于控制簇合物的磁各向異性軸方向盡可能統一。同時選擇本身具有高對稱性的多齒螯合配體來提高配合物中稀土離子的對稱性,從而制備具有高能壘和高阻塞溫度的4f SMMs。本論文的主要內容概括如下:第一章為緒論。主要介紹單分子磁體的研究背景和研究進展,包括其研究意義、研究方法和幾種類型單分子磁體的介紹,并且提出了本論文的創(chuàng)新點和研究思路。第二章對合成的8個4f稀土金屬配合物的結構和磁性進行了研究和分析�；衔�1-3是Ln_9(Dy,Ho,Er)配合物,化合物1的交流磁化率虛部出現頻率依賴信號,說明化合物1具有單分子磁體行為�；衔�4是不規(guī)則四面體型Dy_4配合物,交流磁化率測量顯示具有單分子磁體行為,對高頻交流磁化率表征估算其有效能壘U_(eff)=15.60 K,指前因子τ_0=2.25×10~(-6) s�；衔�5是具有“Z”形Dy_4金屬中心的稀土金屬配合物�；衔�6和7都是稀土金屬離子Dy-Na配合物,交流磁化率虛部都出現頻率依賴信號,說明6和7都具有單分子磁體行為,且化合物6的虛部出現峰值,阿倫尼烏斯擬合其U_(eff)=13.21 K,指前因子τ_0=3.94×10~(-6) s�；衔�8橋聯了配體L_1和1,1,1-三氟乙酰丙酮兩種配體,溫度依賴和頻率依賴的交流磁化率都觀察到完好的峰值,說明具有單分子磁體行為,阿倫尼烏斯公式擬合有效能壘U_(eff)=129.8K,指前因子τ_0=2.18×10~(-8) s。第三章對合成Cu_4過渡金屬配合物和一系列[Cu_3Ln_2]3d-4f過渡-稀土金屬配合物的結構和磁性質進行了分析研究。化合物9為一個具有菱型Cu_4金屬中心的配合物�；衔�10-14為環(huán)狀[Cu_3Ln_2]金屬中心的配合物,其中化合物10[Cu_3Ho_2]和13[Cu_3Er_2]為疊氮根橋聯單體形成的一維鏈狀結構�；衔�10的交流磁化率虛部有頻率從依賴現象,說明具有單分子磁體行為,但是未觀察到峰值。利用Bartolomé提出的計算方法擬合其在1000 Oe外加場下有效能壘U_(eff)=16.67 K,指前因子τ_0=8.79×10~(-6) s。
【圖文】：

Wickman 報道了一例分子鐵磁體 Fe(diet-DTC獲 得 學 術 界 的 關 注 。 之 后 Miller 在 1986 年TCNE)[2-3]，致此分子基磁性材料才進入人們的視線磁體具有很大的不同[5]，傳統磁體由單原子和離子遞的磁相互作用引起其三維磁有序，制備采用物理子磁體由離子或分子構建，分子間的相互作用引起，制備采用無機和有機化學法。相比之下，分子磁、結構易于調控和密度輕的優(yōu)點，是物理化學、生交叉領域的熱點研究對象[6]。分子磁體的金屬-有機自由基分子磁體、單-Molecule Magnets, SMMs）和自選交叉配合物等主由于 SMMs 具有納米尺寸又表現出類似于傳統磁為了合成應用型磁性材料的新方向。

道顯示第一個單分子磁體[Mn12O12(CH3COO)16(H2O遂穿行為，人們開始了對單分子磁體的關注研究。米尺寸，在外加一個磁場時可以被磁化，，去除磁場[11,12]。同時，SMMs 同時具有經典力學和量子力學的高密度信息存儲材料。SMMs 的磁性來源于單個分在阻塞溫度（TB）下被表現，低溫下表現出慢弛豫，弛豫行為過程中產生量子遂穿效應（QTM）[13,14究顯示，高的基態(tài)自旋值（S）和大的負各向異性（ 的兩個關鍵因素，通過兩者有機結合產生一個自旋|D|S2）。圖 1.2 顯示了 SMMs 磁化弛豫行為的雙穩(wěn)態(tài)樣品自旋從 Ms = +S 躍遷到 Ms = -S 越過一個勢壘慢衰減，引起緩慢弛豫和磁滯現象。SMMs 同時具磁行為，使其可能達到信息存儲密度極限水平，進信息存儲能力的新型材料[19]。
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O641.4

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本文編號：2696792