3d-4f单分子磁体*

单分子磁体是指那些在磁场下能够被磁化,当磁场去除后仍能保持磁性的单个分子。由于在信息处理和储存方面具有潜在的广泛应用前景,单分子磁体日益成为化学、材料科学和物理等学科的研究热点。近年来,同时含有镧系金属离子和过渡金属离子的3d-4f单分子磁体更是引起了很多研究者的兴趣。本文阐述了3d-4f单分子磁体的优势,总结了3d-4f单分子磁体的常见合成方法及其磁性,分析了影响3d-4f单分子磁体磁性的因素。     

单分子磁体研究的最新进展

宏观上表现出可测的慢磁弛豫行为的单个分子称为单分子磁体,它主要包括过渡金属单分子磁体和稀土单分子磁体,其在量子计算、高密度信息存储以及自旋器件等方面的潜在应用吸引了研究者的广泛关注.本文介绍了单分子磁体研究的最新进展,重点总结了构筑高性能单分子磁体的合成策略.     

典型锕系超分子组装体的构筑原理及研究进展

锕系超分子化学是锕系元素化学的重要研究领域,可以为乏燃料后处理的配位化学基础研究提供重要信息,并为探索锕系功能材料在发光、传感、催化和分离等方面的功能应用提供关键材料体系。本文介绍了基于锕系金属离子的金属-有机超分子组装体这一新兴领域的最新研究进展。从锕系超分子组装体的构筑原理出发并结合笔者自身研究情况,对基于主客体准轮烷配体的锕系-轮烷配位聚合物、具有闭合结构的锕系配位组装体和基于超分子相互作用的锕系超分子聚合物这三类典型的锕系超分子组装体的研究进展进行了梳理和总结阐述。期望为未来新型锕系超分子组装体的设计合成提供参考,促进相关领域的进步和发展。     

单离子磁体及其磁弛豫动力学的研究进展

单分子磁体因其在高密度信息存储、自旋电子学以及量子计算方面有潜在的应用价值而被广泛关注。单离子磁体是具有单个金属自旋中心的单分子磁体,其特点是结构简单、可设计性强和磁构关系更易研究。本文介绍了近年来典型的单离子磁体及其磁弛豫动力学的研究进展。     

单分子磁体及其磁学表征*

单分子磁体是介于分子基磁体和纳米磁性材料的学科交叉点.对其不同寻常磁特性的研究不仅有助于纳米磁性离子物理学和化学的发展,而且有望最终用于高密度信息储存设备.本文就单分子磁体的研究背景和意义、单分子磁体的种类、结构及磁学表征作一概述.     

稀土单分子磁体

单分子磁体因其磁性双稳态和慢弛豫机制而在超高密度存储材料、自旋电子器件等领域具有潜在的应用. 稀土单分子磁体因为具有较大的磁矩和磁各向异性而成为近年来研究的热点话题. 目前有关稀土单分子磁体的综述都主要集中在它们的合成、结构及磁性能, 而在其它性质方面缺少深入而系统的研究. 因此, 本论文结合现有的研究成果, 围绕稀土单分子磁体的高翻转能垒、复杂的多弛豫机制、可调控的磁性以及多功能材料的四个特点进行了综述, 旨在更好的理解稀土单分子磁体的物理、化学本质, 为稀土单分子磁体的设计与调控提供思路.     

稀土单分子磁体的研究进展

在信息存储和量子计算方面具有广阔应用前景的单分子磁体及相关研究中,应用各向异性显著的稀土离子以期提高单分子磁体自旋翻转能垒的研究倍受关注。 本文综述了稀土单分子磁体的研究进展,并着重介绍了单核、三核及四核镝配合物单分子磁体的磁学性质。     

多酸构筑的单分子磁体

设计合成具有单分子磁体行为的分子磁性材料近年来受到广泛关注. 合成单分子磁体的一个常用策略是利用有机多齿含氧或含氮配体将各种自旋载体组装成簇,使之具有高基态自旋值(S)和负的单轴磁各向异性值(D),进而满足形成单分子磁体所需的磁能垒. 令人感兴趣的是近年来多酸发展成为一类构筑新型单分子磁体的无机建筑基元. 多酸是一类独特的具有富氧表面、可控的尺寸、形状和电荷的无机纳米级金属氧簇,同时,一系列缺位多酸衍生物能够结合各种过渡金属或稀土离子形成多核金属簇合物. 近五年来,多酸已作为一类无机多齿含氧配体成功构筑系列具有单分子磁体行为的新型过渡金属簇合物、稀土簇合物和3d-4f杂金属簇合物. 特别是一些缺位多酸配体能够为稀土离子提供完美的配体场,进而构筑新一代的单离子磁体. 此外,高自旋、磁各向异性单元(如单分子磁体)还可被均匀分散在具有孔道特征的多酸三级结构中,形成具有单分子磁体行为的多酸基复合材料. 最近,以多酸为模板构筑具有单分子磁体行为的多核簇合物也取得了新进展. 本综述旨在对近五年来利用多酸构筑的单分子磁体化合物进行评论,重点阐述利用多酸设计合成单分子磁体的策略、多酸在单分子磁体化合物结构中的作用和优势,以及多酸构筑单分子磁体这一研究课题的发展前景.     

稀土单分子磁体研究进展

单分子磁体是一类纳米尺度的磁性材料,在高密度信息存储、量子比特和自旋电子器件等方面具有潜在的应用价值而备受关注.由于稀土离子具有大的磁矩和强的磁各向异性,稀土离子在高性能单分子磁体构筑方面有过渡金属离子不可比拟的优势.近年来,以单核和双核稀土单分子磁体为代表的稀土单分子磁体的研究取得了长足的进展,尤其是突破了以液氮沸点...     

锕系氮化物燃料性质的第一性原理模拟研究进展

锕系氮化物作为未来先进核能系统中的重要候选核燃料近年来备受科学界关注.由于锕系元素具有放射性和化学毒性,在实验上开展锕系元素相关的研究工作通常受到诸多条件限制,因此,对锕系氮化物的结构和性能作出前瞻性的理论预测具有重要意义.本文在分析和归纳大量文献的基础上,结合本实验室在锕系氮化物第一性原理计算方面的研究结果,从以下4个方面总结了当前国内外在锕系氮化物理论研究方面的工作进展:理论模拟方法发展、基态电子性质、相变和结构缺陷形成及扩散行为,以期为氮化物燃料的实验研究和应用提供理论参考.另外,本文还归纳了当前锕系氮化物研究中亟需解决的科学问题.     

单分子磁体

单分子磁体是涉及合成化学、材料科学和凝聚态物理等边缘学科的一个新颖课题。本文对单分子磁体的主要性质、功能、研究方法和最新进展做了评述。重点介绍了含Mn和Fe这两类重要的单分子磁体。     

空气稳定的高性能大环镝单离子磁体

设计、合成空气稳定的高性能单分子磁体对实现单分子磁体在高密度信息存储、量子计算和分子自旋器件等方面的应用具有非常重要的意义。本文以镝离子为模板,通过N,N’-二(2-氨乙基)-1,3-丙二胺与2,6-二乙酰基吡啶原位缩合构筑了一个空气稳定的五角双锥构型的大环镝单离子磁体。单晶X射线衍射表明,镝离子处于赤道大环内部,其轴向位置被2个三苯基硅醇氧负离子占据,抗衡离子为四苯基硼负离子。静态磁性测试表明室温时该化合物的χ_MT值为13.96 cm³·K/mol,接近单个自由镝离子的理论χ_MT值14.17 cm³·K/mol,动态磁性测试表明,该化合物在零场下具有典型的单分子磁体行为,各向异性能垒高达1008 K。磁构关系研究表明,其优异的单分子磁体性能主要源于镝离子D_5h的局部对称性和三苯基硅醇氧负离子提供的强轴向型晶体场。另外,该化合物在空气中十分稳定,热重分析结果表明,其热分解温度高达297℃,为实现单分子磁体在导电基质表面的沉积打下基础。     

3d过渡金属单离子磁体

单分子磁体在量子计算、高密度存储材料以及分子自旋电子学等领域具有广阔的应用前景。3d过渡金属单离子磁体具有结构简单、易于研究磁构关系以及可控配体场获得高能垒等特点,因而成为近年来单分子磁体领域的研究热点。本文结合现有研究成果,从配位构型出发,旨在对近年来基于3d过渡金属离子的单离子磁体进行综述,重点阐述配体场、磁各向异性和单离子磁体性质三者之间的关系,为设计合成单分子磁体提供新的思路。     

三明治型金属卟啉、酞菁配合物分子材料

本文论述了３０年代以来三明治型（二层和三层）金属（稀土金属（Ｓｃ，Ｙ，Ｌｎ）、锕系金属（Ｔｈ，Ｐａ，Ｕ，Ｎｐ，Ａｍ）、早期过渡金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ）、主族金属（Ｉｎ，Ｓｎ，Ｂｉ））的卟啉、酞菁配合物化学的研究情况，并根据其三维共轭电子结构性质揭示了其作为新型电、磁和光学分子材料的巨大的潜在应用价值和近年来作为分子导体、分子磁体、分子元器件研究方面取得的巨大进展。     

腐殖酸与锕系金属离子相互作用的研究进展

本文从腐殖酸的结构和存在形式、与锕系金属离子相互作用等两方面简要总结了近年来相关实验和理论研究进展。研究显示,腐殖酸主要通过羧基与锕系离子形成配位复合物,进而影响锕系离子在环境中的迁移。地质环境中的pH、离子强度、矿物表面等都会对腐殖酸与锕系离子的相互作用产生影响,尤以pH的影响最为显著。在较低的pH条件下,腐殖酸的出现一般会促进锕系离子在一些矿物表面的吸附;而在中性或者碱性条件下,则会减弱锕系离子在矿物表面的驻留。腐殖酸对具有氧化活性的锕系离子表现出来的还原性主要来自于还原态的醌式结构单元以及酚羟基。在还原态硫含量较高的腐殖酸中,硫也会参与氧化还原反应。论文还从实验和理论两方面展望了未来腐殖酸与锕系相互作用的研究前景。     

基于三脚架配体构筑的锕系-配体多重键的研究进展

非水溶液体系的锕系元素化学是一个极具挑战性的前沿研究领域, 近年来在分子磁性、多重键以及小分子活化等方面获得了迅速发展. 化学键是化学科学中最重要的基本概念之一, 而金属-配体多重键是该领域重要的研究内容. 多重键的形成与锕系元素的电子结构密切相关, 相对论效应使得锕系元素的s轨道和p轨道收缩, 轨道能量降低, 收缩的s和p轨道增加了对核电荷的屏蔽效应, 从而使d和f轨道具有一定的延展性和不稳定性. 这种不稳定性降低了5f电子的结合能, 电子更容易离去, 可使锕系元素具有丰富的氧化态. 由于较高的主量子数和相对论效应, 锕系元素的5f轨道具有更大的径向延展, 在锕系元素中5f轨道的电子行为影响较大. 目前, 锕系金属-配体多重键因其独特的成键方式和电子结构特征而受到科学家的广泛关注, 在合成和分离方面存在极大的挑战, 研究锕系-配体多重键将有助于我们了解它们的电子结构和反应性. 基于口袋型拓扑结构的三脚架配体被广泛地应用于锕系-配体多重键的研究, 这为探索锕系元素的5f电子结构和锕系多重键丰富的化学行为提供了重要支撑. 本综述总结了近年来基于三脚架配体构筑的锕系-配体多重键的研究进展, 并对未来进行了展望.     

分子磁性材料及其研究进展

对分子磁性材料的一些基本概念和磁学现象作了简单介绍,主要包括磁耦合、磁有序、磁弛豫和自旋交叉等几个方面。重点综述了单分子磁体、单链磁体、自旋交叉化合物、多功能复合磁体以及磁性分子组装领域的研究进展。     

锕系端基亚胺金属有机化合物研究进展

在过去的30多年中,锕系端基亚胺金属有机化合物因其具有独特的结构特征以及在基团转换与催化方面的潜在应用而受到人们的广泛研究,并取得了一些很好的成果.目前,锕系端基亚胺金属有机化合物已成为金属有机化学领域中一个引人注目的研究热点.这篇综述主要介绍了锕系端基亚胺金属有机化合物在合成及反应性能方面的研究进展.     

氮氧自由基-金属配合物磁性分子材料*

氮氧自由基-金属配合物的合成和功能性研究,已成为分子磁性材料的一个热点课题。本文主要介绍了近年来氮氧自由基-金属配合物型分子基磁体、单分子磁体、单链磁体、分子自旋转换配合物等的最新研究成果,并就这一领域的发展前景做一展望。     

锕系异核双金属化合物

锕系金属有机化合物的研究已成为金属有机化学研究领域的热点之一,其化合物的合成和分离极具挑战性,其中锕系异核双金属化合物在催化和小分子活化方面有潜在的应用前景。随着人们对锕系独特电子结构及其性质的深入认识,锕系异核双金属化合物的研究也取得了一些进展。本文总结了锕系异核双金属化合物近30年的研究成果,主要包括锕系-过渡金属体系和锕系-主族金属体系的实验和理论研究。