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科研成果

前沿院郑彦臻课题组设计并制备出高能垒单分子磁体

来源：发布时间：2016-11-23 点击量：

一个小小的分子竟然能存储一个比特？这不是天方夜谭吗？其实，只要有合适的磁性元素以及特定的配位环境，单分子磁体作为高密度信息存储完全有可能。

为了实现这一设想，前沿院博士生丁友松在郑彦臻教授的指导下，选取稀土元素Dy为自旋载体，通过调整其配位环境，包括配位构型、配体场的强弱等，设计合成出了一例高性能的单分子磁体，将这一领域原有的能垒记录翻了一倍。该化合物的高性能化得益于金属中心Dy(III)拥有近乎完美的D_5h对称性，轴向上选用了叔丁醇作为配体，平面上配位了五个吡啶分子稳定结构，这样一种强的轴向配位结合弱的平面配位，极大地增强了Dy(III)的轴向磁各向异性。其阻塞磁矩翻转的能垒高达1815 K，远远超过之前的记录（1025 K），同时阻塞温度也达到了14 K。值得一提的是该化合物的出现，是单分子磁体慢磁弛豫行为的可观测温度首次提到了液氮温度（77 K）区间。英国曼彻斯特大学Winpenny教授课题组的Chilton博士利用CASSCF-SO计算，从理论上进行了分析验证，与实验结果非常吻合。该工作将单分子磁体的慢弛豫性能推向了液氮温度以上，初步实现了高温单分子磁体的理性设计与调控，为单分子磁体的潜在应用打下了基础。

前沿院博士生丁友松以第一作者身份发表了题为“On Approaching the Limit of Molecular Magnetic Anisotropy: A Near-Perfect Pentagonal Bipyramidal Dy^III Single-Molecule Magnet”的论文。

该项目获得了国家自然科学基金重点国际合作项目（21620102002）的支持。相关论文发表在国际著名期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）（影响因子11.709）上。前沿院为该论文的第一完成单位。合作方Winpenny教授是2015年受聘于海燕策略社区论坛的客座教授。