【摘要】：隨著磁性材料在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用越來越廣泛,人們對(duì)磁性材料的要求也越來越高,傳統(tǒng)磁性材料的信息存儲(chǔ)能力有限,于是單分子磁體這種特殊的零維(0D)納米磁性材料應(yīng)運(yùn)而生。單分子磁體(SMMs)的磁性來源于單個(gè)分子,在阻塞溫度(T_B)下能表現(xiàn)磁化慢弛豫行為,具有尺寸小、易溶解、分散性好且易加工等優(yōu)點(diǎn),使其在量子計(jì)算,高密度信息存儲(chǔ),分子自旋及磁性制冷等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。3d-SMMs和3d-4f SMMs一直是單分子磁體研究的熱點(diǎn),但人們發(fā)現(xiàn)3d過渡金屬離子的3d軌道在配位場下會(huì)發(fā)生淬滅,導(dǎo)致旋軌耦合作用較小,即分子的自選基態(tài)S和各向異性D很難同時(shí)提高。4f稀土金屬離子的引入雖然在一定程度上提高了系統(tǒng)的各向異性參數(shù),但3d-4f SMMs中的磁耦合作用較小,導(dǎo)致基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的有效能壘U_(eff)難以加強(qiáng)。所以,我們的研究對(duì)象是4f-SMMs的結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)。稀土離子4f軌道在晶體場中不會(huì)淬滅,能產(chǎn)生較強(qiáng)的旋軌耦合作用和較大的磁各向異性。利用兩種具有不同對(duì)稱性、不同配位屬性的多齒螯合配體構(gòu)建含有例如直線型、三角錐型和四方錐型等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的配合物,有利于控制簇合物的磁各向異性軸方向盡可能統(tǒng)一。同時(shí)選擇本身具有高對(duì)稱性的多齒螯合配體來提高配合物中稀土離子的對(duì)稱性,從而制備具有高能壘和高阻塞溫度的4f SMMs。本論文的主要內(nèi)容概括如下:第一章為緒論。主要介紹單分子磁體的研究背景和研究進(jìn)展,包括其研究意義、研究方法和幾種類型單分子磁體的介紹,并且提出了本論文的創(chuàng)新點(diǎn)和研究思路。第二章對(duì)合成的8個(gè)4f稀土金屬配合物的結(jié)構(gòu)和磁性進(jìn)行了研究和分析�；衔�1-3是Ln_9(Dy,Ho,Er)配合物,化合物1的交流磁化率虛部出現(xiàn)頻率依賴信號(hào),說明化合物1具有單分子磁體行為�；衔�4是不規(guī)則四面體型Dy_4配合物,交流磁化率測量顯示具有單分子磁體行為,對(duì)高頻交流磁化率表征估算其有效能壘U_(eff)=15.60 K,指前因子τ_0=2.25×10~(-6) s�；衔�5是具有“Z”形Dy_4金屬中心的稀土金屬配合物�；衔�6和7都是稀土金屬離子Dy-Na配合物,交流磁化率虛部都出現(xiàn)頻率依賴信號(hào),說明6和7都具有單分子磁體行為,且化合物6的虛部出現(xiàn)峰值,阿倫尼烏斯擬合其U_(eff)=13.21 K,指前因子τ_0=3.94×10~(-6) s�；衔�8橋聯(lián)了配體L_1和1,1,1-三氟乙酰丙酮兩種配體,溫度依賴和頻率依賴的交流磁化率都觀察到完好的峰值,說明具有單分子磁體行為,阿倫尼烏斯公式擬合有效能壘U_(eff)=129.8K,指前因子τ_0=2.18×10~(-8) s。第三章對(duì)合成Cu_4過渡金屬配合物和一系列[Cu_3Ln_2]3d-4f過渡-稀土金屬配合物的結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)進(jìn)行了分析研究�；衔�9為一個(gè)具有菱型Cu_4金屬中心的配合物�；衔�10-14為環(huán)狀[Cu_3Ln_2]金屬中心的配合物,其中化合物10[Cu_3Ho_2]和13[Cu_3Er_2]為疊氮根橋聯(lián)單體形成的一維鏈狀結(jié)構(gòu)�；衔�10的交流磁化率虛部有頻率從依賴現(xiàn)象,說明具有單分子磁體行為,但是未觀察到峰值。利用Bartolomé提出的計(jì)算方法擬合其在1000 Oe外加場下有效能壘U_(eff)=16.67 K,指前因子τ_0=8.79×10~(-6) s。
【圖文】：

Wickman 報(bào)道了一例分子鐵磁體 Fe(diet-DTC獲 得 學(xué) 術(shù) 界 的 關(guān) 注 。 之 后 Miller 在 1986 年TCNE)[2-3]，致此分子基磁性材料才進(jìn)入人們的視線磁體具有很大的不同[5]，傳統(tǒng)磁體由單原子和離子遞的磁相互作用引起其三維磁有序，制備采用物理子磁體由離子或分子構(gòu)建，分子間的相互作用引起，制備采用無機(jī)和有機(jī)化學(xué)法。相比之下，分子磁、結(jié)構(gòu)易于調(diào)控和密度輕的優(yōu)點(diǎn)，是物理化學(xué)、生交叉領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究對(duì)象[6]。分子磁體的金屬-有機(jī)自由基分子磁體、單-Molecule Magnets, SMMs）和自選交叉配合物等主由于 SMMs 具有納米尺寸又表現(xiàn)出類似于傳統(tǒng)磁為了合成應(yīng)用型磁性材料的新方向。

道顯示第一個(gè)單分子磁體[Mn12O12(CH3COO)16(H2O遂穿行為，人們開始了對(duì)單分子磁體的關(guān)注研究。米尺寸，在外加一個(gè)磁場時(shí)可以被磁化，，去除磁場[11,12]。同時(shí)，SMMs 同時(shí)具有經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)的高密度信息存儲(chǔ)材料。SMMs 的磁性來源于單個(gè)分在阻塞溫度（TB）下被表現(xiàn)，低溫下表現(xiàn)出慢弛豫，弛豫行為過程中產(chǎn)生量子遂穿效應(yīng)（QTM）[13,14究顯示，高的基態(tài)自旋值（S）和大的負(fù)各向異性（ 的兩個(gè)關(guān)鍵因素，通過兩者有機(jī)結(jié)合產(chǎn)生一個(gè)自旋|D|S2）。圖 1.2 顯示了 SMMs 磁化弛豫行為的雙穩(wěn)態(tài)樣品自旋從 Ms = +S 躍遷到 Ms = -S 越過一個(gè)勢壘慢衰減，引起緩慢弛豫和磁滯現(xiàn)象。SMMs 同時(shí)具磁行為，使其可能達(dá)到信息存儲(chǔ)密度極限水平，進(jìn)信息存儲(chǔ)能力的新型材料[19]。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O641.4

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本文編號(hào)：2696792