磁双稳态分子基磁性材料在高密度信息存储、自旋电子学、量子计算和分子制动器等方面具有潜在的应用价值,是分子材料的热门研究领域之一。为了探究影响环形磁矩和自旋转换现象的内在要素,揭示其磁学现象的内在本质,本论文设计、合成了一系列具有磁双稳态的单核铁和多核稀土配合物,考察了抗衡阴离子对自旋交叉配合物磁性的影响;以双配位基团配体构筑了可结合自旋交叉单元的单分子磁环;利用原位反应成功构筑了首例四面体Dy4单分子磁环;通过配体修饰成功构筑了一系列Tb4单分子磁环;利用多齿酰腙配体组装了 Dy6和Dy8大环配合物。具体内容如下:1、以2,6-二（吡唑-1-基）吡啶为基元合成了一系列单核铁和三核镝配合物,探索了抗衡阴离子对自旋交叉性质的影响,并提出一种可构筑多功能配合物的策略。在该基元吡啶的C-4位置引入醛基合成了配体bppCHO,通过改变抗衡阴离子,构筑的两例骨架同构的单核铁配合物均表现出伴随有滞后回环的多步热诱导自旋交叉和光诱导激发自旋态捕获行为,磁构关系表明抗衡阴离子相关的晶体堆积效应和分子畸变程度影响了配合物自旋交叉性质。通过引入具有荧光或聚集诱导效应的基团对配体进一步修饰,可构筑荧光响应的自旋交叉新体系。同时,利用邻香草酰肼与bppCHO缩合得到的双配位酰腙配体以期构筑环形磁矩与自旋交叉结合的Dy-Fe异金属配合物,目前仅得到两例具有环形磁矩和零场单分子磁体性质的Dy3配合物。2、通过合理设计,利用邻香草醛和肼基苯并噻唑进行原位反应,得到了一例由席夫碱配位形成的四核镝配合物。晶体结构测试表明配合物中镝离子处于四方反棱柱配位构型,通过μ4-O桥联形成四面体构型。磁学性质研究表明配合物具有抗磁基态和典型的单分子磁体行为。从头计算结果表明镝离子的基态与激发态很好的分离,基态具有强的磁各向异性,然而由于微弱的横向磁各向异性和反铁磁相互作用的存在,配合物表现出快速量子隧穿现象,其有效能垒相对较小。此外,自旋中心基态磁轴呈环形排列,证实了配合物具有环形磁矩性质,这是首例四面体型单分子磁环,为三维环形磁矩配合物的设计提供了思路与经验。3、通过配体修饰,利用还原型及二聚型多齿席夫碱配体与铽离子自组装,构筑了三例四核铽配合物。晶体结构测试表明铽离子几乎处于同一平面,呈四边形排列。粉末和单晶样品磁性测试表明这三个配合物具有抗磁基态,而理论计算表明配合物自旋中心基态磁轴呈环形排列,表现出环形磁矩性质。由于配体和抗衡阴离子的差异,配合物自旋中心的配位环境发生了改变。理论计算表明,相比于二聚型配体构筑的配合物,基于还原型配体得到的Tb4配合物中相邻铽离子磁各向异性轴之间夹角更大,对位铽离子的磁各向异性轴所形成的平面之间的二面角更小一些,使其基态与第一激发态之间能级劈裂相对较大,表现出更好的单分子磁环性质。4、以基于柔性双邻香草醛合成的两例酰腙配体与镝离子自组装,成功构筑了六核和八核环状稀土配合物。晶体结构测试表明Dy6配合物中两个Dy3三角形以“边对边”形式通过大环配体相连接,而Dy8配合物中则是四个Dy2单元通过配体连接起来形成环状结构。磁性测试表明Dy6配合物现出环形磁矩和单分子磁体性质,而Dy8配合物则表现出场诱导的慢磁弛豫性质。配合物的磁各向异性轴计算表明,在Dy6配合物中,每个Dy3三角形中镝离子磁各向异性轴首尾相连,呈环形排布;而对于Dy8配合物,在每个Dy2单元中Dy1和Dy2磁各向异性轴方向相反,整体上配合物中镝离子基态磁矩并未呈环形排布。