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客体可逆调控的多稳态自旋交叉金属有机框架材料

相对于磁双稳态材料,开发三稳态、四稳态和五稳态等多稳态磁性材料是实现超高存储密度的有效途径之一。自旋交叉材料可在温度、压力、光照和客体分子的微扰下实现高自旋(HS)和低自旋(LS)的可逆转变,并伴随着结构、颜色、磁性和介电等性质的巨大改变,因此在高密度信息存储、显色器件、开关材料和化学传感器等方面具有潜在的应用。近年来,具有多个稳定电子自旋态的多步自旋交叉材料因在超高密度信息存储方面的潜在应用倍受重视,而利用客体分子有效调控多稳态性质更是此研究领域的一个挑战性难题。

        最近,中山大学化学学院的童明良教授和倪兆平副教授团队通过精心设计,将氨基官能团引入到霍夫曼型金属有机框架材料中,成功合成了首例具有HS0.0LS1.0HS0.25LS0.75HS0.5LS0.5HS0.75LS0.25HS1.0LS0.0五种自旋状态的四步自旋交叉金属有机框架材料,运用磁性、差示扫描量热和单晶衍射等手段捕获了HS0.25LS0.75、HS0.5LS0.5和HS0.75LS0.25三种中间自旋态。

更有意思的是,此四步自旋交叉性质还可通过客体交换获得。进一步调控客体分子,作者首次实现了四步、两步和一步自旋交叉性质之间的可逆转变。通过晶体结构分析,四步自旋转变性质伴随着结构的对称性破缺。作者还捕捉到了具有LS-LS-LS-HS三维有序交替排列特征的磁结构。对比四步和两步自旋交叉性质的结构,作者发现主客体间的氢键作用有效调节了有机配体的空间取向和扭曲程度,进而调控了霍夫曼层的结构变化,这为设计具有多步自旋转变的多稳态磁性材料提供了新的思路。

客体可逆调控的多稳态自旋交叉金属有机框架材料

图1 客体可逆调控四步、两步和一步自旋交叉行为示意图

 

相关工作发表于Angew. Chem. Int. Ed. 2017, DOI:10.1002/anie.201708973.

作者:Wei Liu,Yuan-Yuan Peng, Si-Guo Wu, Yan-Cong Chen, Md. Najbul Hoque, Zhao-Ping Ni*,Xiao-Ming Chen and Ming-Liang Tong*

原文链接如下,或者点击下方阅读原文

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201708973/full



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