[发明专利]一种具有缓慢磁弛豫行为的多酸基稀土离子配合物制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可应用于磁性存储器件中的具有缓慢磁弛豫行为的单分子磁体制备，尤其涉及具有缓慢弛豫行为的多酸基稀土离子配合物的制备方法。 

背景技术

进入二十一世纪以来，人们对数字信息的处理和存储要求越来越高，希望信息处理速度更快，数字信息存储密度更高。通常采取的策略是将现有磁性存储单元(即磁性纳米粒子)的尺寸变得越来越小来满足上述要求。但是随着粒径不断变小，磁性存储单元会因畴壁运动等原因失去磁能垒，进而失去存储功能。这就急需人们发现新的材料和新的技术来替代传统磁性存储材料。单分子磁体的发现为发展全新的磁性存储材料及开发量子计算机提供了可能。理论上，单分子磁体在尺寸上仅有1-2nm，若替代现有磁性存储材料，可获得至少20万Gbit/英寸²的存储密度，超过现有存储材料的1000倍以上，应用前景非常诱人。但是目前设计和制备新型单分子磁体仍存在诸多困难，这是因为单分子磁体不仅需要在化学结构上获得分立的磁性分子单元，更需要磁性单元同时满足三个重要条件：第一，需要磁性单元具有较大的基态自旋值(S)；第二，具有较负的易轴磁各项异性值(D)；这两个条件的组合可使得分子体系获得一个较高的磁能垒(H＝|D|S² or|D|(S²-1/4))，这样才可能使磁性单元在一定温度(T_b下显示出缓慢磁弛豫行为(或称超顺磁行为)。第三，需要磁性单元在低温区域具有较小的翻转磁各项异性值(E)，以防止其在低温区域发生磁量子遂穿，使缓慢磁弛豫行为消失。 

最近的研究发现稀土离子有望成为最佳的单分子磁体备选材料，并可望实现单分子磁体行为在高T_b温度上的表达。这是因为稀土离子本身含有大量未成对电子，可累积很高的基态自旋值(S)，而在合适配体场诱导下亦可产生较负的易轴磁各项异性(D)和较小的翻转磁各项异性值(E)。具有八配位四方反棱柱几何构型的稀土离子配合物在这方面可表现出很好的单分子磁体行为。然而，受对称性以及磁性存储单元分子间相互作用等影响，目前仅有三类稀土单离子配合物观察到了缓慢磁弛豫行为。在制备中，若能为稀土离子提供类似四方反棱柱等高配位几何环境，同时将稀土离子配合物单元做有效分隔，削弱 或消除分子间的磁交换，将有望设计合成得到新型的具有缓慢磁弛豫行为稀土单离子磁体。 

发明内容

为寻找新型具有缓慢磁弛豫行为的稀土离子配合物，我们筛选了一系列具有四方反棱柱配位几何构型的化合物，发现利用2，2′-联吡啶-N-N′-二氧化物(简称bpyno)配体同稀土高氯酸盐反应制得的化合物[Ln(bpyno)₄](ClO₄)₃(Ln＝Er，Dy，Tb)有望成为新型的稀土单离子磁体。然而，由于这类化合物磁性单元[Ln(bpyno)₄]³⁺在分子内和分子间的相邻吡啶基团存在大量较强的π-π相互作用，不仅影响了磁性单元的对称性，也造成了单元间可能存在的磁交换，磁性测试结果表明整个化合物体系观察不到缓慢磁弛豫行为。为了解决上述问题，我们考虑将α-Keggin型多金属氧酸盐阴离子[PMo₁₂O₄₀]^3-引入到上述化合物体系中。多酸阴离子不仅可以用来平衡电荷，其较高的对称性(T_d)还可能诱导整个杂化体系处于较高的对称性环境，确保稀土配离子单元的高对称性；此外，多酸阴离子纳米级的尺寸可以很好的将稀土配离子单元有效分散，进而屏蔽掉相邻磁性单元间可能存在的磁交换，有利于独立磁性分子单元的磁性表达。 

本发明的目的就是提供一种将多酸引入稀土离子配合物体系的制备方法，本发明通过以下方案实现： 

本发明一种具有缓慢磁弛豫行为的多酸基稀土离子配合物制备方法，包含以下步骤： 

(1)将α-H₃PMo₁₂O₄₀·14H₂O和LnCl₃·6H₂O按一定比例溶于水中，经过加热、搅拌、挥发，得到浅黄色晶体LnPMo₁₂O₄₀·nH₂O；