分子基磁性材料因其在超高密度信息存储和光、热开关等领域具有广泛的应用前景,成为当前功能材料研究的热点之一。稀土离子具有较大的基态自旋值和强的磁各向异性,是设计高性能单分子磁体的最佳选择;而具有3d4-3d7电子组态的过渡金属离子因在特定条件下可以实现高低自旋态的转变,成为制备自旋交叉配合物的理想载体。基于此,我们合成了一系列结构新颖的多核稀土配合物和单核自旋交叉配合物,深入探讨了它们的磁构关系及性能调控。具体内容如下:1.从晶体结构、静态及动态磁学性质、理论计算等方面对一系列四核镝化合物(1a-3a;1b-3b)的单分子磁体性质进行了深入、系统的研究,揭示了单离子磁各向异性和磁相互作用对多核稀土单分子磁体性质的重要影响。由于DyⅢ离子末端配位环境的不同,六个化合物表现出了不同的单分子磁体性质。特别是通过对Dy1/Dy2位点末端配位基团的修饰,使得弛豫过程发生了由单弛豫(1b)向双弛豫(2b)的转变,其中化合物1b典型的零场单分子磁体行为主要源于分子间较强的铁磁相互作用。此外,由于单离子磁性来源的不同,化合物3a和3b表现了截然不同的动态磁学行为:化合物3a表现出明显的单分子磁体性质,而化合物3b仅展现出零场下的慢磁弛豫行为。2.利用柔性的戊二酸双酰腙配体与不同的稀土盐反应得到了四例六核稀土环形螺旋化合物(4Dy,4Gd;5Dy,5Gd)。磁性测试表明,基于Gd的化合物表现出显著的低温磁热效应,而Dy的化合物则表现出零场慢磁弛豫行为并具有罕见的环形磁矩排布。从头计算进一步阐释了其环形磁矩的来源,分子内强的磁各向异性中心和反铁磁相互作用稳定了体系的抗磁基态。3.利用邻香草醛缩吡嗪-3,6-二甲酰肼配体与不同的镝盐自组装,得到了五例线性螺旋镝配合物(6-10)。该系列化合物的合成主要得益于配体在不同的反应条件下灵活多变的配位模式。其中,化合物6-8表现出零场下的慢磁弛豫行为。值得注意的是,尽管化合物9和10与化合物7结构相似,但却因DyⅢ离子轴向配位环境的变化引起了分子内磁相互作用由反铁磁到铁磁的转变,严重影响了化合物的弛豫行为。化合物9和10均表现出明显的零场单分子磁体性质,尤其是化合物10表现了明显的双弛豫行为并具有较高的弛豫能垒。4.利用三齿席夫碱配体与不同的二价铁盐反应得到了四例单核铁化合物(11-14),其中FeⅢ离子均呈现了八面体N402的配位构型。化合物中结晶溶剂分子和抗衡阴离子的不同影响了分子间相互作用,导致四个化合物表现出不同的自旋交叉性质。相比于其它三个化合物,化合物11中存在较强的分子间相互作用,表现了两步完全的、突变型的自旋交叉行为并伴随8K的热滞环。