[发明专利]一种单双核共晶稀土磁性配合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种单双核共晶稀土磁性配合物及其制备方法。合成具有不同拓扑结构的新型稀土单分子磁体具有重要意义。本发明结构简式为：{[Ln(thd)₄][Ln₂(thd)₆(CH₃COO)][Tmim]₂}，thd为2,2,6,6‑四甲基庚二酮阴离子；Tmim为1,3,4,5‑四甲基咪唑鎓阳离子；Ln为铽或镝；磁性测试表明，本发明的交流磁化率在零场下即呈现出典型的单分子磁体慢弛豫行为，可作为分子基磁性材料在高密度信息存储设备使用。本发明使用四甲基咪唑鎓盐向反应体系中引入平衡离子，控制β‑二酮配体thd与稀土离子的自组装方式，得到结构新颖的单双核共晶配合物，制备方法简单、可控性好、纯度高。

技术领域

本发明涉及一种具有单分子磁体行为的单双核共晶稀土配合物及其制备方法。所述配合物是由β-二酮、四甲基咪唑鎓和醋酸根共同构筑的三金属中性配合物，在零场下即可表现出单分子磁体的慢弛豫行为，可用于新型高密度磁存储材料。

背景技术

分子基磁性材料是一类通过化学的方法将各向异性金属离子和有机配体通过分子自组装而形成的磁性化合物。和传统磁性材料相比，这类材料具有相对密度低、透明度高、体积小、易修饰裁剪等特点，它们将可能代表微电子工业的最小型化，在高密度信息存储，磁制冷和自旋电子器件领域使用。具有慢弛豫行为的单分子磁体作为分子基磁性材料的重要分支之一，与分子水平上的新型信息存储等分子电子器件材料密切相关。单分子磁体的每一个分子就是一个孤立的磁畴，在T_B以下无外加磁场存在时，仍然能长时间保持磁有序和磁化强度。因此，单分子磁体突破了传统磁体性能受尺寸制约的难题，在信息化膨胀的现代社会有望成为新一代的超高密度信息存储材料(Nature,2012,488,357-360；Nat.Commun.,2015,6,7492-7499；Chem.Soc.Rev.,2016,45,2423-2439)。

自从第一例具有单分子磁体性质的配合物Mn₁₂Ac被报道以来(J.Am.Chem.Soc.,1993,115,1804-1816)，单分子磁体的设计合成便受到越来越广泛的关注。单分子磁体通常要具备两个要素，一是较大的基态总自旋值，二是较强的负磁各向异性，但是研究结果表明，这两个要素难以同时获得。2003年，Ishikawade N.等人报道了第一例基于稀土金属的单分子磁体[TbPc₂]^-(Pc＝酞菁)(J.Am.Chem.Soc.,2003,125,8694-8695)，人们开始认识到用稀土离子构筑单分子磁体的优越性。稀土金属具有大的基态自旋和大的内部磁各向异性，尤其是铽金属和镝。近年来，科学家们已经在单核镝单分子磁体上取得了重大突破，阻塞温度达到60K，翻转能垒达到了1837K(Nature,2017,548,439-442；Angew.Chem.Int.Ed.,2017,56,11445-11449)。然而，稀土单分子磁体的磁弛豫行为对金属的配位环境极其敏感，有效地预测这类配合物的磁学性质仍然是一项具有挑战性的任务。因此，设计合成具有不同拓扑结构的新型稀土单分子磁体具有十分重要的意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有单分子磁体行为的单双核共晶稀土配合物及其制备方法，能够用于结构新颖的稀土单分子磁体的自行组装，方法简单易行，可控性高，重复性强。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明所述一种单双核共晶稀土配合物，结构简式为：{[Ln(thd)₄][Ln₂(thd)₆(CH₃COO)][Tmim]₂}，其中，thd为2,2,6,6-四甲基庚二酮阴离子；Tmim为1,3,4,5-四甲基咪唑鎓阳离子；Ln为稀土离子铽或镝。

所述配合物中阴离子[Ln(thd)₄]^-的结构式如下：