室温光诱导电荷转移磁性配合物及其膜的构筑与性能研究

The operating temperature of most of photo-induced charge transfer magnetic bistable complexes is at low temperature, which obviously limits their practical applications. It is still a research hotspot to realize the photomagnetic switches at room temperature and manufacture molecular devices. This project aims to construct photo-induced FeCo heterometallic charge transfer compounds via introducing photo-isomerization functional units and charge transfer units. Ligand structure deformation induced by illumination can change the ligand field and the intermolecular interactions, and adjust the redox potential of metal centers and the distortion degree of coordination configuration, which can realize the manipulation of charge transfer behaviors at room temperature. Research on the relationship between crystal structures and properties can provide new ideas and approaches for the development of new photomagnetic switches and high-density information storage devices. Based on the construction of photo-induced charge transfer magnetic bistable complexes at room temperature, this project aims to prepare the magnetic thin films with uniform distribution, repeatability while maintaining the intrinsic material properties by combining the sol-gel technology with the magnetic bistable complexes. It can provide a useful reference for the development of optical-magnetic devices.

光诱导电荷转移磁性双稳态配合物的操控温度大多还停留在低温区间，低的光磁操控温度严重限制了此类材料的实际应用，如何实现室温光磁操控以及器件化是目前的研究热点。本项目拟将光致异构化的功能基元和电荷转移基元结合到一个分子中，设计并构筑光诱导FeCo异金属电荷转移配合物。利用光照引起的配体结构形变，改变配体场以及分子间的相互作用，调节金属中心的氧化还原电位和配位构型的扭曲程度，从而实现室温条件下光对电荷转移行为的操控。深入研究光照前后配合物晶体结构与磁性之间的构效关系，建立结构与性能之间的关联，为新一代光磁开关以及高密度信息存储器件的开发提供新思路和新途径。在实现室温光诱导电荷转移磁性双稳态配合物构筑的基础上，拟选用高分子材料作为载体，将溶胶-凝胶成膜技术和电荷转移磁性双稳态配合物相结合，制备出具有均匀、可重复性同时保持原有材料本征性质的分子磁性薄膜，为开发光磁操控器件提供有益的参考。

本项目围绕设计并构筑室温光诱导FeCo异金属电荷转移配合物，并利用溶胶-凝胶法将其制成分子磁性薄膜材料为主要研究目标。以三氰基桥联的{Fe2Co2}电荷转移单元为研究对象，通过引入不同尺寸的抗衡离子，调节构筑单元取代基的空间位阻和供吸电子能力以及分子间的相互作用等手段均实现了对电荷转移行为、转变温度以及光磁行为的操控。通过在FeII-三氮唑的经典自旋交叉体系中引入易于发生电荷转移的氰基构筑单元，成功实现了利用电荷转移调控分子自旋交叉行为。选用{Fe2Co2}电荷转移配合物，以羟丙基甲基纤维素为高分子载体，通过溶胶-凝胶滴涂法成功制备了一例可保持原有电荷转移性质的磁性薄膜材料，以上工作为构筑具有外界刺激响应的光学和磁性多功能开关材料以及光学磁性器件的开发提供了新思路和新途径，项目基本完成了基金申请书的预期目标。在此项目的资助下，取得了一系列创新性的基础性研究成果，在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Optical. Mater., Inorg. Chem., Dyes Pigments和Dalton Trans.等国内外学术期刊上发表SCI论文12篇。