单分子磁体的研究进展

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1、9淮南师范学院2011届本科毕业论文单分子磁体的研究进展学生：施张胜指导老师：王晓玲淮南师范学院化学与化工系摘要：单分子磁体为纳米尺寸，磁特性源自单个分子的内部,可以独立地作一个磁功能单元，是突破尺寸对传统磁体性能制约的一条连径。已知单分子磁体基本上是含Mn、Fe、V、Cr和一些其他金属元素的簇合物，有望用来制造分子器件、磁存储材料等。本文介绍了一些典型的单分子磁体的研究和发展趋势。关键词：单分子磁体；金属簇合物；磁性ProgressofResearchonSingleMolecularMagnetsStudent：Shizhangs

2、hengSupervisor：WangxiaolingDepartmentofChemistryandChemicalEngineeringofHuainanNormalUniversityAbstract：SingleMolecularMagnets(SMM)couldactasindependentmagnetieallyfunctionalunitssincetheyarenano-sizedcompoundmoleculesandmolecularclusters.Therelatedmagneticpropertiesare

3、attributedtothemetallicionsinteriorofmolecule,whichindicatesthedimensionrestrictfortraditionalmagnetscouldbesurmotmted.SMMsrepresentativelycontainmetalclusterssuchasMn,Fe,VandCretc,andcanpotentiallybeusedtoproducesuchasmoleculardevicceandmagneticrecordingmaterials,Thepr

4、ogressofresearchonSMMSareintroducedthispaper.Keywords:SingleMolecularMagnets;clusters;magnetism前言9淮南师范学院2011届本科毕业论文磁学是物理学中一个古老的重要分支，磁性材料的应用也为人类社会的发展带来了巨大影响。长期以来，人们更多研究的是传统磁体的性质，主要是合金与金属氧化物、金属配合物基于三维扩展晶格的长程作用，在畴结构排列下产生的宏观磁性能[1]。近年，作为新兴的理化交叉学科，以探索开壳层分子及开壳层分子聚集体所体现出来的磁特征为目

5、的分子磁学越来越受到人们的关注。在这一领域中。单分子磁体由于身为独立的纳米磁单位，具有众多奇异的性能，所以更是成为了研究热点[2]。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。单分子磁体，当我们有这样的一个晶体：其分子内部的交换相互作用极强，分子可看成有确定自旋的对象；分子间距离较远，相互作用很弱，可看成独立的全同分子；晶体的整体性质是全同分子性质的叠加。于是晶体的磁性质可表现出单个分子的磁性质。所以，我们只研究晶体中的一个分子的磁性，便可知晶体的磁性，我们称这种研究对象为“单分子磁体”（Single-Mo

6、leculeMagnets，简称SMMs）。当SMM晶体在温度很低的情况下，其磁滞回线却出现了令人惊叹的奇妙变化。磁滞回线中，出现了阶梯状。这表达了一单分子磁体，当我们有这样的一个晶体：其分子内部的交换相互作用极强，分子可看成有确定自旋的对象；分子间距离较远，相互作用很弱，可看成独立的全同分子；晶体的整体性质是全同分子性质的叠加。于是晶体的磁性质可表现出单个分子的磁性质。所以，我们只研究晶体中的一个分子的磁性，便可知晶体的磁性，我们称这种研究对象为“单分子磁体”（Single-MoleculeMagnets，简称SMMs）。当SMM晶

7、体在温度很低的情况下，其磁滞回线却出现了令人惊叹的奇妙变化。磁滞回线中，出现了阶梯状。这表达了一种量子现象，宏观物体的物理性质“磁化强度”出现“量子化”，所以此现象是一种“宏观量子现象”[3]。从材料科学观点来看，当其研究对象是由化学键结合在一起的原子集合体所形成的单一分子时，我们称它为纳米簇合物材料(nano-clustermaterials)，或更广义地称之为纳米分子材料[4]。1单分子磁体的产生四十年以来，研究者在铁磁体、亚铁磁体的设计与制备中广泛引入顺磁性分子作为构筑单元，开创了所谓的分子基磁体学。1967年Wiekman等人

8、[5-6]对第一个分子基磁体进行了报道。他们发现[Fe(dtc)2Cl]分子具有的基态自旋，在时结晶状态中呈现铁磁有序。1987年JoelS.Miller、ArthurJ.Epstein等[7-8]人宣布[Fe(Cp*)