铁磁、金属性双功能分子材料控制组装及性质研究

设计、制备磁电多功能分子化合物是化学和材料化学研究中的热门研究领域之一。具有磁电多功能的化合物是新信息存储元件材料的理想分子体系。本项目拟开展铁磁性簇合物作为磁性载体的铁磁、金属性双功能分子材料的定向合成及功能性质方面的研究工作。采用化学和电化学方法控制组装铁磁、金属性双功能分子材料，研究材料的结构、磁、电及热力学性质，结合量子化学计算，建立结构-性质相关性， 优化出铁磁、金属性耦合的双功能分子材料，进一步开展材料的磁阻性质研究。本项目旨在探索新的科学领域，解决多功能分子材料定向合成过程中的控制组装、铁磁性质和金属性质之间的协同耦合作用等科学问题。为多功能分子材料的设计、合成、功能性开发以及如何提高不同功能性之间的协同耦合作用等方面提供重要的科学依据。

合成并表征了两种新的离子对化合物。在化合物1中，[Ni(mnt)2]2-阴离子排列形成阴离子三聚体以及阳离子交替排列形成阴、阳离子混合柱。化合物2的堆积结构与化合物1不同，阴、阳离子堆积成非等间距的阴、阳离子柱。化合物1和2分别在861和857nm近红外波段处出现较强的近红外吸收。电化学性研究表明，2个化合物均出现了两对不可逆的电化学氧化/还原过程，且平衡阳离子的烷基链长短显著影响化合物的氧化、还原电极电势。变温磁化率测量表明，在2~400K温度范围内，化合物1表现出弱的顺磁性质，变温摩尔磁化率遵循简单的Curie-Weiss定律。化合物2表现出低维反铁磁交换自旋体系磁化率特征。两个化合物电化学和磁学性质的不同归因于堆积结构的差异，化合物中[Ni(mnt)2]-阴离子的堆积结构影响其π电子密度分子、EHOMO以及磁交换性质。.为进一步研究链长对化合物结构和性质的影响，设计并合成了两个不同长度的吡啶烷基阳离子[C8-Py]Br和[C9-Py]Br，并利用它们合成了两个新的离子对化合物[C8-Py][Ni(mnt)2] (3)和[C9-Py][Ni(mnt)2] (4)。化合物3和4具有相似的分子堆积结构，阴阳离子呈分列柱堆积，阴阳离子之间的弱相互作用也是相似的，但由于链的长度不同，分子之间的间距大小是不同的。DSC测量显示，在第一和第二步冷却过程中，化合物3和4有两个放热峰，并显示出过冷行为，在18K和50K时有热滞现象存在。变温磁化率显示，化合物3在高温区域显示低维反铁磁偶合作用，而在低温区则显示自旋gap现象。.设计和合成具有特定拓扑结构的配位聚合物引起了人们的极大兴趣，主要是因为它们在催化、气体吸附、非线性光学、荧光、磁性等领域具有潜在的应用价值。设计并合成了21个金属配位聚合物，研究它们的结构、性质和构效关系，分析了金属离子、有机羧酸、辅助配体、取代基和平衡阴离子等反应条件对配合物结构和性质的影响。