镝配合物单分子磁体热容与弛豫机理研究

The accurate analysis of relaxation mechanisms plays an important role in the design and synthesis of single molecule magnets with the high effective energy barrier and the high blocking temperature. This research project aims to construct and prepare single-molecule magnets of dysprosium coordination compounds with Schiff base ligands through the regulation of coordination environments, intermolecular interactions (counter ions, solvent molecules, etc.) and external conditions (pH, temperature, etc.). The information of structures and magnetic dynamics can be obtained by using X-ray single crystal diffractometer, physical property measurement system (PPMS) and theory calculation. The behaviors of thermal abnormal and phase transitions can be carried out through calorimetric investigations. The relationship of the changes of heat capacity and relaxation mechanisms can be concluded through associating with structure, magnetic dynamics and heat capacity in order to determine more explicit relaxation mechanisms. Research results would provide the support of thermodynamics for the accurate interpretation of the relaxation mechanisms of single molecule magnets and further provide theoretical and practical guidance for design, synthesis and the enrichment of magnetochemistry.

磁弛豫机理的准确解析对高能垒、高阻塞温度的单分子磁体设计和合成具有重要的指导作用。本项目拟以席夫碱为配体，变换配位环境、晶格间（抗衡离子、溶剂分子等）作用力以及外界条件（pH、温度等），构筑并制备稀土镝配合物单分子磁体，通过X-射线单晶衍射仪、综合物性测量系统（PPMS）并借助理论计算获得结构及其磁动力学信息；基于热容测量，解析单分子磁体的磁相变及热异常行为；关联结构-磁动力学信息-热容，揭示热容变化与弛豫过程的关系，以此确定更为明确的弛豫机理。研究结果将对单分子磁体弛豫机理的准确阐释提供热力学支撑，进而对其设计、合成及磁化学的丰富具有重要的理论价值和实际应用意义。

磁弛豫机理的准确解析对高能垒、高阻塞温度的单分子磁体设计和合成具有重要的指导作用。本项目拟以席夫碱为配体，变换配位环境、晶格间（抗衡离子、溶剂分子等）作用力以及外界条件（pH、温度等），构筑并制备稀土镝配合物单分子磁体，通过X-射线单晶衍射仪、综合物性测量系统（PPMS）并借助理论计算获得结构及其磁动力学信息；基于热容测量，解析单分子磁体的磁相变及热异常行为；关联结构-磁动力学信息-热容，揭示热容变化与弛豫过程的关系，以此确定更为明确的弛豫机理。基于基金支持，合成多齿席夫碱配体5种，合成得到配合物30例，1例复合聚合物；摸索得到该体系下单核与双核稀土镝配合物的制备规律；表征了配体与配合物的结构；获得配合物的磁性数据，包括磁化率、饱和磁化强度、自发磁化温度、磁弛豫时间和有效能垒；得到单分子磁体27例；结合磁性实验结果分析磁动力学行为，结合理论计算建立磁构效关系。初步获得配合物热容-温度、热容-磁场、热容-交流曲线，分析了弛豫过程，结合磁性测试以及理论计算，解析弛豫机理。特别是“热容-磁性（磁相互作用）-弛豫机制（量子隧穿效应）-结构”的关系。本项目研究成果在国家基金委青年基金支持下发表SCI论文17篇，均标注有支持项目基金号21703002，其中第一作者或者通讯作者论文12篇（中科院分区化学类一区TOP期刊2篇，二区7篇，三区3篇），其中一篇论文获得宝鸡市第十八届自然科学优秀学术成果奖二等奖。研究结果将对单分子磁体弛豫机理的准确阐释提供热力学支撑，进而对其设计、合成及磁化学的丰富具有重要的理论价值和实际应用意义。