在國家自然科學基金委、科技部、中科院等的大力支持下,化學所有機固體院重點實驗室的科研人員和北京大學等單位合作,在新型分子(Molecular based) 磁體研究領域取得重要進展。他們采用溶劑熱合成技術,用Schiff 堿L (= 4,5-diazafluoren-9-one azine) 作為四齒配體,以交替EE-、EO-疊氮陰離子和二價錳組成的一維鏈為第二構筑單元(SBU),得到了一個結構新穎的三維磁性配位高分子(Mn-μ1,3-N3-μ1,1-N3)2L,該化合物的拓撲結構顯示它具有三套平行互穿的(10, 3)網絡,該網絡是一種新型的(10, 3) 網絡,由于其第二構筑單元鏈是以一種類似鞋帶的穿行方式存在,使得它不象其它報道過的(10, 3) 網絡一樣呈現出手性。磁性測量表明該化合物存在鐵磁和反鐵磁兩種磁相互作用,這與它帶有交替EE-、EO-疊氮陰離子的結構特點相吻合。有趣的是,在溫度低至大約2 K時,該化合物還表現出自旋傾斜長程協同磁有序。這一重要進展對于新型分子磁體的設計合成具有重要意義。該研究結果發表在國際著名期刊Angew. Chem. Int. Ed. 2004,43,990-994上。
分子鐵磁體由于具有比離子型、合金類鐵磁體更優良的性質而日益成為物理學和化學的熱門前沿課題。它具有比重小、透光性好、溶解性好、可塑性強、易于復合和加工等優點,在航天材料、微波吸收材料、光磁開關、電磁屏蔽材料、磁記錄材料和生物兼容材料等方面都有著十分廣闊的應用前景。但是,分子鐵磁體的設計和合成工作難度很大,這是因為它必須違背‘電子配對’的自然趨勢。疊氮陰離子不但有著非常豐富的配位方式,而且它還是很有效的磁交換介質。當它以頭尾和雙順磁金屬離子(EE)相聯時通常導致反鐵磁偶合;而當它以一端和雙金屬離子(EO)相聯且夾角小于108度時則呈現鐵磁偶合。更吸引人的是,通過疊氮陰離子橋可構筑結構新穎的配位高分子,它們往往呈現出鐵磁、反鐵磁、交替鐵磁-反鐵磁、自旋傾斜長程協同磁有序等等多種多樣的磁現象,目前這類化合物的磁有序溫度Tc 已達 18-40 K。因此,探索高維(尤其是三維)疊氮橋聯配位高分子的設計合成對尋找實用型的室溫鐵磁體具有重要意義。另一方面,溶劑熱合成技術因其能克服不同起始原料溶解的困難及經常生成亞穩態的產物而較傳統自組裝法有明顯優勢,而在晶體工程中得到了廣泛的應用。該實驗室的科研人員首次把溶劑熱合成技術推廣到磁性疊氮橋聯配位高分子的合成中,為新型分子鐵磁體的設計合成探索了新的途徑。
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