3d-4f异金属簇合物的合成、结构及其磁性研究

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近年来,由于单分子磁体在高密度信息存储、量子计算机等方面的潜在应用,及其在理解宏观经典磁学效应和微观量子效应之间关系的作用,受到了各国科学家的广泛关注。稀土离子普遍具有高自旋及其旋轨耦合形成的较大的易磁轴各向异性,适合用于制备单分子磁体。将其与3d金属结合起来构筑3d/4f异金属簇合物,通过3d和4f离子的相互作用,有可能得到比较理想的,具有较高有效能垒和磁阻滞温度的单分子磁体。  基于以上原因,本论文通过选择适当的配体,构筑了系列3d/4f异金属簇合物,研究了簇合物的单分子磁体性质,及其结构与磁性的关系。本论文共合成了四个系列的3d/4f异金属簇合物,并对这些簇合物进行了单晶结构测定、元素分析、红外表征、粉末衍射研究和磁性分析。主要工作如下:  1.介绍了单分子磁体的概念、研究方法及其研究进展,其中以3d/4f单分子磁体为主,并介绍了3d/4f簇合物的合成方法。  2.以N-甲基二乙醇胺作为主要配体,合成了一系列七核[MnⅢ6MnⅡLn]簇合物[Ln=Gd(1),Dy(2),Er(3)],磁性研究表明,化合物1-3中金属之间的相互作用以反铁磁作用为主,其中化合物3的交流磁化率数据具有频率依赖性,表明它可能是单分子磁体。  3.以3-甲氧基水杨醛肟为主要配体,N-甲基二乙醇胺为辅助配体,合成了系列[MnⅡMnⅢ2LnⅢ4]簇合物[Ln=Dy(1),Tb(2),Y(3)],这是第一例以3-甲氧基水杨醛肟作为配体的3d/4f簇合物。磁性研究表明,通过肟桥连接的锰原子之间存在铁磁相互作用,三个化合物均出现频率依赖的虚部磁化率信号,表明它们均可能是单分子磁体。虚部磁化率数据拟合得到Mn3Dy4和Mn3Y4的有效能垒分别为14.45K和16.16 K。  4.以2-羟基-3,4-二甲氧基苯乙酮肟为主要配体,N,N,N,N-四(2-羟乙基)乙二胺为辅助配体,合成了系列[MnⅢ4LnⅢ2]簇合物[Ln=Dy(1),Tb(2),Gd(3)]。磁性研究表明,化合物1-3中均存在铁磁相互作用。化合物1-3均未出现虚部磁化率信号,表明它们不是单分子磁体。  5.以3-甲氧基水杨醛肟为主要配体,N-甲基二乙醇胺为辅助配体,合成了系列[FeⅢ4LnⅢ4]簇合物[Ln=Dy(1),Tb(2),Gd(3),Y(4)],磁性研究表明在铁原子之间存在很强的反铁磁作用,主要与它们的桥联方式有关,化合物1中出现频率依赖的虚部磁化率信号,表明它可能是单分子磁体。
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