[发明专利]一种三维自旋交叉分子磁性材料及其制备方法

说明书

一种基于K₂[Hg(SeCN)₄]和柔性双齿吡啶硫醚配体的二价铁三维自旋交叉配位聚合物磁性材料，由[Hg(SeCN)₄FeL]形成的中性三维立体网构成。本发明的优点是：该三维配位聚合物可以通过温度的变化来实现完全的高低自旋转换，磁滞温度区间大约25K，在分子热磁开关材料和信息存储材料方面具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于分子磁性材料中自旋交叉磁性材料的合成技术领域， 具体涉及一种基于K₂[Hg(SeCN)₄]和柔性双齿吡啶硫醚配体的二价铁三维自旋交叉配位聚合物磁性材料及其制备方法。

背景技术

上世纪六十年代发现了有机和有机金属磁体, 它们能在临界温度Tc自发磁化,由于它们是以分子聚集体的形式存在的铁磁性材料, 故称为分子基磁性材料。传统的磁性材料是无机固体, 属于金属、金属氧化物和合金。相比于传统的磁性材料，分子基磁性材料具有合成手段简单（可以在溶液中合成）、可塑性强、体积小、相对密度小、信息存储密度大、结构丰富等优点, 在航天器分子器件、热磁光磁开关、信息存储和量子计算机等方面具有非常重要的潜在应用价值。目前分子磁性材料的研究主要集中于高磁相变磁性材料、单分子及单链磁体、光致磁体、自旋交叉磁性材料以及孔磁、电磁等复合功能分子磁性材料等方面。

1993年，分子磁学家Kahn发现了第一个具有跨越室温的滞后回线的热滞自旋转换分子基材料，开启了自旋转换体系用作信息存储材料的研究。自旋交叉分子磁性材料的典型特征，在一种持久外界微扰下（如温度、压力、光辐射、超分子作用等），就可能发生一种稳态向另一种稳态的转变，从而起到信息存储和开光的作用。利用这一属性，可以将自旋交叉分子磁性材料用于制作各种活性分子器件， 温度传感器件、光开关器件及信息记忆存储器件等。过渡金属中二价铁的电子组态及配体场下轨道分裂能与电子成对能的特征决定了其典型的双稳态特征。以Fe(II)作为自旋金属中心进行组装制备自旋交叉分子磁性材料已经受到了国内外材料领域科学家的广泛重视。(Spin-crossover materials (Ed.: M.Halcrow), Wiley, Chichester, 2013, ISBN 9781119 998679; E. Collet, H.Watanabe, N. Bréfuel, L. Palatinus, L. Roudaut, L. Toupet, K. Tanaka, J.-P.Tuchagues, P. Fertey, S. Ravy, B. Toudic, H. Cailleau, Phys. Rev. Lett. 2012,109, 257206；M. Shatruk, H. Phana, B. A. Chrisostomoa, A. Suleimenov, Coord.Chem. Rev. 2015, 289-290, 62-73; N. Ortega-Villar, M. C. Muñoz, J. A. Real,Magnetochemistry, 2016, 2, 16；E. Collet, L. Henry, L. Píro-Lypez, L. Toupet,J. A. Real, Curr. Inorg. Chem. 2016, 6, 61; A. C. Aragonés, D. Aravena, J. I.Cerdá, Z. Acís-Castillo, H. Li, J. A. Real, F. Sanz, J. Hihath, E. Ruiz, I. Díez-Pérez, Nano Lett., 2016, 16, 218.) 这其中，空间上呈现三维网状结构的自旋交叉配位聚合物，除了可以受到温度等微扰因素而实现自旋转换以外，还可以通过主客体化学来对其自旋交叉行为进行调控。然而，有目的设计和构筑具有孔道结构的三维自旋交叉配位聚合物分子磁性材料仍然面临很大的挑战性。因此，针对这类材料的研究和探索，对于丰富自旋交叉体系，进而进一步研究通过主客体超分子作用来调控材料的双稳态性质有着重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种三维自旋交叉分子磁性材料及其制备方法。