单分子磁体的制备及其磁性质研究
稀土单分子磁体磁各向异性的理论研究
稀土单分子磁体磁各向异性的理论研究
随着近几年来稀土单分子磁体（Rare Earth Single Molecule Magnets，简称RESM）研究热潮的升温，稀土单分子磁体的磁各向异性被越来越多的学者所关注，引起了众人的关注。
因此，磁各向异性的理论研究成为未来稀土单分子磁体的发展一个重要的研究方向。
一、磁各向异性的概念
磁各向异性（magnetic anisotropy），即材料磁性特性随向量旋转方向变化，将其
折射成一种特殊的方向性。
也就是说，材料磁性能力只有在特定的方向上才有强烈的表现力，这就是磁各向异性的作用。
二、磁各向异性的研究目的
研究磁各向异性的目的是为了更加深入的了解磁性材料的性能，并且为磁性材料的微米尺度制造、存储磁记忆等提供研究基础。
三、稀土单分子磁体的磁各向异性
（1）稀土六配位单分子磁体（R6SMs）。
R6SMs试图通过调节其稀土核心结构，来改善其磁各向异性，以增强其磁力及稳定性。
四、磁各向异性的理论研究
（1）基于简单多电子结构的理论模型。
该研究方法借助简单多电子结构对稀土核
心结构进行描述建模，通过调制其结构参数来调控它们的磁各向异性，并加以分析。
总之，就稀土单分子磁体的发展而言，磁各向异性的理论研究就显得极为重要，只有通过深入的理论研究，才能够更好地推动稀土单分子磁体的发展。
单分子(单链)磁体的研究
LT LS [LS-Co(III)LS-Fe(II)]
HT HS [HSCo(II)LS-Fe(III)]
65.5 K 3.1× 10-10
33.3 K 3.3×10-8
机理 5f-3d
Nature Chem. 2012,4,1011-1017
-1
-12.0
-7
-12.2
-12.3 0.30
-12.4
0.55
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
T /K
-1
D
-5
Linear Fit
-6
-7
S
-8
n=9.7
-9
-10
-3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4
任旻 主题报告 20130922
• 多功能：铁电 介电 自旋交叉。。。 • 机理：高能垒 弛豫 构效关系。。。 • 调控：光 电 溶剂 配体 取代基 。。。
多功能
JASC: /10.1021/ja407570n
2: HS J = −0.96(3) K and g = 2.02(5). 3: LS J1= −1.09(9) K, J2 = +0.04(1) K, and g = 2.00(5).
单分子（单链）磁体的研究进展
JASC: /10.1021/ja407570n Nature Chem. 2012,4,921-926 Nature Chem. 2012,4,1011-1017 Nature Chem. 2013,5,577-581 JACS: /10.1021/ja403154z Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 9130 –9134 Inorg. Chem. 2012, 51, 8538−8544 Nature Chem. 2013,5,673-678 Chem. Eur. J. 2013, 19, 12982 – 12990 JACS: /10.1021/ja405284t J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 13242−13245
Kramers离子Dy(Ⅲ)、Er(Ⅲ)和Co(Ⅱ)基单离子磁体的构筑及磁构关系研究
Kramers离子Dy(Ⅲ)、Er(Ⅲ)和Co(Ⅱ)基单离子磁体的构筑及磁构关系研究单离子磁体作为一种单分子磁体,在分子自旋电子学、量子力学、高密度信息存储材料等领域有着广泛的应用前景。
自2003年Ishikawa等人报道了首例基于镧系金属的单离子磁体以来,单离子磁体因为其结构简单易于调控以及翻转能垒高等特点而成为近年研究的热点。
由于稀土金属离子具有未淬灭的轨道角动量,所以单核的稀土金属配合物具有非常大的磁各向异性,从而产生慢磁弛豫行为。
近年来,稀土基单离子磁体取得了巨大的进展,翻转能垒达到1837 K,阻塞温度高达60 K。
过渡金属离子同样具有轨道角动量,因而也吸引了众多研究者的关注。
2010年Long课题组报道了第一例高自旋Fe（Ⅱ）基单离子磁体,这也是首例过渡金属基单离子磁体。
随后,关于过渡金属基单离子磁体的研究迅猛发展。
在众多的过渡金属中,由于二价钴离子易于形成旋轨耦合,从而产生较强的磁各向异性,因此钴基单离子磁体被报道最多。
本论文重点研究了克拉默离子Dy（Ⅲ）、Er（Ⅲ）和Co（Ⅱ）基单离子磁体的合成及其磁构关系,主要包括以下三部分的内容:一、具有相同十配位构型的发光镝（Ⅲ）和铒（Ⅲ）基单离子磁体利用5个NO<sub>3</sub><sup>-</sup>提供的10个O原子和Dy（Ⅲ）、Er（Ⅲ）合成了两个单核LnO<sub>10</sub>的配合物:（nBu<sub>4</sub>N）<sub>2</sub>[Dy （NO<sub>3</sub>）<sub>5</sub>]（1）和（nBu<sub>4</sub>N）<sub>2</sub>[Er （NO<sub>3</sub>）<sub>5</sub>]（2）,通过单晶衍射仪测试了其结构,研究了这两个配合物的荧光性质和磁性。
单分子磁体
R. Sessoli,
Department of Chemistry, University of Florence,Italy
D. Gatteschi Department of Chemistry University of Florida PO Box 117200 Gainesville, FL 32611 USA 352-392-6737 (voice) 352-392-8757 (fax) email: christou@
Figure. (top) Magnetization hysteresis loop at 1.85 K for oriented crystals of (PPh4)[Mn12O12(O2CEt)16(H2O)4]; and (bottom) plot of the first derivative of the hysteresis loop emphasizing the positions of the steps.
实现器件的功能性。 在与分子基磁性相关的研究中，制备了仅含s和p电子的分 子铁磁性材料、利用分子组装方法设计合成了导电的分子铁磁 体、在单分子磁体中观察到量子隧道效应等。成为材料科学研 究和发展的重要新材料来源，也为凝聚态物理的研究提供了丰 富的研究对象和模型化合物。
单分子磁体作为分子固体材料中的新型研究领域引起科学 家的广泛关注。 在某一温度下其磁行为类似于微尺度（如纳米 尺度）磁体的经典磁性质。同时，单分子磁体还表现出量子隧 道磁化效应和量子干涉效应，有可能应用于量子计算机。由于
单分子磁体性质的分子。
1. Mn簇合物单分子磁体
第一个单分子磁体 [Mn12O12(O2CMe)16 (H2O)4 是Lis 1980年报导的通过醋 酸锰和MnO2反应制得的。
磁性材料的制备与性能研究
磁性材料的制备与性能研究磁性材料在现代科学与技术领域具有广泛的应用，从电子设备到医疗器械，都离不开磁性材料的支持。
因此，对磁性材料的制备与性能进行研究具有重要的价值。
本文将介绍磁性材料的制备方法以及常见的性能研究方法。
一、磁性材料的制备方法1. 传统制备方法传统的制备方法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、球磨法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种将溶胶转变为凝胶的化学方法。
通过适当的温度和时间控制，能够获得具有良好磁性的材料。
2. 非传统制备方法随着科技的进步，非传统的制备方法也逐渐应用于磁性材料的制备中。
例如，电化学沉积法利用电流在电极上沉积金属离子，制备出具有特殊磁性的材料。
激光熔凝法则通过高能激光的作用下将粉末熔化成为块体材料。
这些方法不仅能够制备出具有良好磁性的材料，还能够控制其形貌和结构。
二、磁性材料的性能研究方法1. 磁性测试方法磁性测试是研究磁性材料性能的基础。
目前常用的磁性测试方法包括霍尔效应测试、磁化率测试、磁滞回线测试等。
霍尔效应测试可以测量材料的导电性和磁场强度之间的关系。
磁化率测试用来研究材料的磁化程度。
磁滞回线测试则可以反映材料的磁化和退磁的过程。
2. 结构分析方法结构分析方法用来研究磁性材料的晶体结构和化学组成。
常用的结构分析方法有X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等。
X射线衍射可用来确定样品中的结晶相和晶体结构参数。
SEM和TEM则可以观察材料表面形貌和内部结构。
3. 动力学研究方法动力学研究方法用来研究磁性材料在外加场中的行为。
其中，磁共振是常见的一种研究方法。
磁共振可以通过对材料施加高频磁场，然后测量其回应信号来研究材料的磁性。
此外，还可以利用超导量子干涉仪等方法来研究材料的动力学性质。
总结：磁性材料的制备与性能研究是一个复杂而重要的领域。
通过传统和非传统的制备方法，可以制备出各种具有不同性能的磁性材料。
而通过磁性测试、结构分析和动力学研究等方法，能够全面了解材料的磁性行为和性能特征。
材料化学实验-1-1
材料化学实验吉林大学化学学院实验一Mn12单分子磁体的合成一、实验目的1. 了解单分子磁体的基本性质。
2. 掌握[Mn12O12 (O2CMe) 16 (H2O) 4 ]的合成方法。
二、实验原理单分子磁体是近二十年来才发展起来的一种新型磁性材料。
不同于传统的磁性材料，单分子磁体的磁性并不是由分子间的长程有序相互左右产生的，而是由单个分子内自旋中心的相互作用而产生的。
所以单分子磁体具有体积小、尺寸单一、可溶性好等一些其他材料无法替代的优点。
这使得其在高密度存储、量子计算机等方面有着巨大的潜在应用价值。
[Mn12O12 (O2CMe) 16 (H2O) 4 ]是1993年由Roberta Sessoli、Hui Lien Tsai 等发现的第一个具有单分子磁体性质的化合物。
其结构可以看成是由四个Mn(Ⅳ)为核心，八个Mn(Ⅲ)环绕在周围的结构。
[Mn12O12 (O2CMe) 16 (H2O) 4 ]分子，紫色球为Mn(Ⅳ)，蓝色球为Mn(Ⅲ)，红色球为O制备[Mn12O12 (O2CMe) 16 (H2O) 4 ]是一个氧化还原反应，要在适当的条件下由高锰酸钾氧化醋酸锰得到目标产物，同时控制反应温度以提高产率。
反应方程式为：44Mn(CH3COO)2·4H2O+16KMnO4+18CH3OOH =5[M n12O12(CH3COO)16(H2O)4]·2CH3COOH·4H2O+16K(CH3COO)+140H2O三、实验仪器和试剂1. 仪器100ml烧瓶1个50ml量筒1支电子天平1台控温磁力搅拌器1台循环水真空泵1台布式漏斗1个抽滤瓶1个磁力搅拌子1个研钵1个X射线粉末衍射仪2. 试剂去离子水冰醋酸A.R.醋酸锰A.R. 高锰酸钾A.R.四、实验步骤1.在40ml 60%的醋酸溶液中加入醋酸锰4.04g 16.5mmol，搅拌使醋酸锰完全溶解。
2.取高锰酸钾1.00g 6.33mmol，研细，在搅拌下将研细的高锰酸钾加入到醋酸锰溶液中，搅拌使高锰酸钾完全溶解（约5～10分钟）。
单分子磁体
单分子磁体近日，国际上出现了“单分子磁体”，它是利用“人造分子”制造出的超导材料，单个分子有磁矩，分子间相互作用力大于斥力，构成一种新的材料。
单分子磁体具有许多优点：不但磁性能量高，且磁场稳定，几乎不受温度影响；由于单个分子的电磁力特别强，因此特别容易制成磁体。
单分子磁体的分子结构十分简单，可以自组织排列起来，形成一种均匀的三维网状结构，能在常温下达到超导态，形成特殊的单分子磁体。
单分子磁体具有许多优点：不但磁性能量高，且磁场稳定，几乎不受温度影响；由于单个分子的电磁力特别强，因此特别容易制成磁体。
单分子磁体的分子结构十分简单，可以自组织排列起来，形成一种均匀的三维网状结构，能在常温下达到超导态，形成特殊的单分子磁体。
单分子磁体对实验物理学和基础物理学都有重要意义，是最佳材料之一，有着广阔的应用前景。
我想，在未来世界，电脑能像打字机那样轻松地进行文字输入和数据处理，那时我们人类就不再被困在办公室里了。
在自然界中，所有的生物都靠不停地吞食外界的物质才能生存，没有了食物，它们只能死亡。
但是，动物在长期的进化过程中，逐渐掌握了通过消化道摄取营养物质的本领，并保证其在各个生命阶段都能顺利获得充足的营养。
随着科技的发展，新型材料不断被发现。
比如“磁性树脂”能让一般磁铁在空气中自由悬浮，还能吸收太阳能，转换成电能，这使得人类将太阳能利用到极致，可谓“一石三鸟”。
而同时也意味着人类的生存环境将得到极大改善。
作为一名科学家，我希望在未来的科技研究中，能更多地运用先进的单分子磁体材料。
单分子磁体代表着一种崭新的发展方向。
从某种角度说，它甚至可以称得上是我们的祖先留给我们的遗产。
当前，很多国家都在加紧对这一新材料的研究。
美国科学家提出“纳米晶体”概念，旨在利用纳米技术把传统材料做成纳米尺寸。
纳米材料具有表面积大、比表面积高、导电导热性能好等特点。
研究人员认为，纳米材料与金属材料或半导体材料相比，在光电器件、传感器及信息储存、显示等方面具有独特优势。
分子磁性材料及其研究进展
材料 等领 域得 到应 用 ， 以近 年来对 分 子磁性 的研究 已经 成为化 学 、 所 物理 学 以及 材 料科学 等 多个领域 研
究 的热点 之一 ［ 。
聚合 物 中磁相 互作 用发生 的 主要方 式 ， 于分 子磁性 材料 的构筑 非常重 要 。 对 Ｒ Ｋ Ｋ Ｙ机理 是指 通过 磁偶极 与导 电 电子发生 相互 作用 ， 以导 电电子为媒 介而 发生 的交 换 ； 即 这种 作 用 也能 引起铁 磁和 反铁磁 耦合 ． 主要 用 于解释 磁性 的金属单 质 （ Ｆ 、 ｏＮ 等 ） 合金 的磁 学性质 。 如 ｅｃ 、ｉ 或
摘要
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 ， 要 包 括 磁 耦 合 、 有序 、 弛 豫 和 自 主 磁 磁
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 。
分子 磁性是 指 由材料 中具 有未 成对 电子 的顺 磁 中心在 配位 化学 环境 中通 过孤 立或者 协 同作用表 现 出来 的行 为 。通 过研 究孤 立顺 磁离 子在 配体 场 中的 自旋状 态 ， 们 可 以实 现高 低 自旋态 之间 的转变 ． 人 并
通过 温度 、 压力 、 照等外 场 实现可 控调 节 ＿ ； 光 ２ 通过 研究 自旋之 间的协 同行 为 ， 们 可 以对 磁耦 合 作 用 、 人
关Hale Waihona Puke 词 分子磁性单分子磁体单链磁体 自旋交 叉
分子基磁性功能材料研究进展
第42卷 第5期Vol.42 No.5昭通学院学报Journal of Zhaotong University 2020年10月Oct.2020●化学研究分子基磁性功能材料研究进展（昭通学院 化学化工学院，云南 昭通 657000）摘 要：分子基磁性功能材料不仅具有丰富多彩的结构，而且还具有单链磁体、单分子磁体、单离子磁体和磁致冷等特性，引起研究者的广泛关注，成为当前的研究热点。
综述了近年来分子基磁性功能材料在单链磁体、单分子磁体、单离子磁体和磁致冷等领域的应用研究进展。
并对分子基磁性功能材料的应用前景进行了总结和展望。
关键词：单链磁体；单分子磁体；单离子磁体；磁致冷中图分类号：TM271 文献标志码：A 文章编号：2095-7408（2020）05-0011-06李启彭收稿日期：2020-07-21作者简介：李启彭（1987— ），男，云南会泽人，副教授，博士，主要从事配位聚（簇）合物材料的制备及其应用研究。
分子基磁性材料作为一种新型功能材料，涉及化学、物理和材料等交叉学科领域[1-3]。
通过在分子水平上设计和制备分子基磁性材料，可以赋予其丰富多彩的结构和有趣的光、电、磁和催化等性质[3-5]。
分子基磁性材料在高密度信息存储、超低温磁制冷以及量子计算等领域具有潜在的应用前景[6-9]。
分子基磁性材料的研究主要集中在设计和制备单分子磁体、单链磁体、单离子磁体和磁致冷等方面[6-9]。
本文详细地综述了近年来分子基磁性功能材料在单链磁体、单分子磁体、单离子磁体和磁致冷等领域的应用研究进展，并对分子基磁性功能材料的应用前景进行了总结和展望。
1 单链磁体1963年，Glauber 等[10]采用统计学的方法，研究了单轴各向异性的伊辛模型，并预言一维的伊辛模型，在低温下会出现慢弛豫现象，弛豫时间满足阿伦尼乌斯公式。
2001年，Gatteschi 等[10-11]制备了一维链状钴基化合物，实验上对Glauber 提出的理论进行了论证。
关于钴基单分子磁体的研究进展
０ 引 言
单 分子 磁体 （ＭＭ） 一种 新型 的 、 正意 义上 的纳 米磁 体 ， 与传 统 纳米 磁 体 有所 不 同 ： 先 ， Ｓ 是 真 它 首 传 统纳米 磁 体 的粒 子 没有确 定 的组成 、 结构 和大 小 ， 因而会 影 响其 所 制材 料 的使 用 性 能 ； 单分 子 磁体 则 而 有着 明确 的组成 和 大小 ， 因此更 有利 于对 其性 能进行 研究 ， 一 步拓展 其应 用 范 围 。其 次 ， 分 子 磁 并进 单 体溶解 性 好 ， 一般能 溶 于常用 的有 机溶 剂 ， 以 由相对简 单 的试 剂 通过溶 液方 法制 得 ， 容 易纯 化 ， 且 可 也 而
第１ ８卷第 ３期
关于钴基单分子磁体的研究进展
周 晓红 ， 吴根ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ华
（ 安庆师范学院 化学化工学院 ， 安徽 安庆 ２ ６ １ ） ４ ０ １
摘
要 ：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 。设计 和合成具 有特定
结 构 和物 理 功能 单 分 子 磁 体 是 近 年 来 化 学 研究 的一 个 热 门方 向 。 由 于 二 价 钴 离 子 具 有 高 达 三 个 未 成 对 电 子 ， 且 具 有 并
２ 钴基单分子磁体 （ Ｍ ， ａ ｃ ｃ ）（ ） ］ Ｎ ｅ）Ｎ ［ ｏ（ｉ Ｈ Ｏ ， ｔ 。 这 是第 二例 被报 道 的钴基 单 分子 磁 体 ， 制备 方 法 如 下 ： ｐ 为 １４ 其 在 Ｈ ．６的 乙醇 溶 液 中添 加 柠檬 酸 水化 合物 （ ． １ ，． ｍ １ 和 Ｃ Ｓ ・ Ｈ Ｏ水 溶 液 （ ． ３ ， ． ｍ １ １ Ｌ， 到溶 液 的 ｐ １ ５ ８ ｇ７ ２ ｍ ｏ） ｏＯ ７ ２ ０ ０ ｇ ７ ２ ｍ ｏ） ０ ｍ 等 Ｈ 上 升 到 ７ ０时 ， 加 入 Ｎ ｅ Ｏ ・ Ｈ ｏ （ ． ５ ｇ ５ ７ｍｍ １ 和 Ｎ ２Ｏ 溶 液 （ ． １ｇ在 ０ ２ ｍ Ｏ ． 再 Ｍ ４ Ｈ ５ ２ ４ ６ ，２ ． ｏ） ａＳ ４ ０ ０ ． Ｌ Ｈ２
稀土单分子磁体计算
稀土单分子磁体计算稀土单分子磁体是一类具有独特磁性效应的分子材料，其磁性性质主要由分子内的稀土离子决定。
稀土离子具有较大的自旋角动量和独特的能级结构，因此可以展现出强大的磁性。
由于其单分子尺度的特性，稀土单分子磁体在纳米科技领域中表现出极大的潜力。
稀土单分子磁体的磁性行为可通过量子力学和分子动力学模拟进行计算。
量子力学方法常用的包括密度泛函理论（DFT）和哈特里-福克（HF）方法等。
DFT方法通过波函数的变分来建立系统的总能量泛函，然后求解波函数的本征态和电子云密度。
HF方法则通过将多体波函数写成单个自旋轨道波函数之积的形式，从而得到总能量和一些电子性质。
进行稀土单分子磁体的磁性计算时，常需要注意以下几个方面：首先，选择合适的密度泛函和基组。
由于稀土单分子磁体具有复杂的电子结构，常常需要使用包含轨道杂化的密度泛函来考虑更多的电子相关性。
同时，基组的选择也应充分展现出稀土离子的电子结构特征。
其次，需要合理设置计算参数。
具体包括设置自旋多重度、收敛判据等。
此外，由于稀土单分子磁体的尺度较小，通常也需要考虑溶剂的效应。
可以通过溶剂化模型或者量子力学-分子力学混合方法来考虑溶剂效应。
最后，磁性计算结果的分析和解释也是非常重要的。
可以通过计算自旋分裂图、磁相互作用能和自旋-自旋关联函数等来分析磁性行为，并与实验结果进行对比。
稀土单分子磁体的计算研究取得了一系列的重要进展。
例如，通过DFT计算预测了一类稀土离子基团LiErF_4单分子磁体的高温铁磁性质。
通过计算Er离子的自旋分裂图，揭示了铁磁序和反铁磁序之间的转变机制。
此外，还利用DFT和HF方法解释了稀土离子基团Ln_2(C_8H_6O_4)_3H_2O（Ln=Gd,Tb）单分子磁体的强顺磁性质。
利用DFT计算，得到了Gd离子的自旋分裂图，解释了顺磁相互作用的起源。
总之，稀土单分子磁体的计算研究对于深入了解其磁性行为和应用具有重要意义。
通过选择合适的计算方法和参数，以及合理的结果分析，可以揭示其独特的磁性效应，并为设计和合成更具磁性的分子材料提供指导。
磁性材料的制备及性质研究
磁性材料的制备及性质研究磁性材料是指在外加磁场下能够产生明显磁性的材料。
磁性材料的广泛应用推动了对其制备及性质研究的不断深入。
本文将重点介绍磁性材料的制备方法及其性质研究。
一、磁性材料的制备方法1.传统的物理化学方法传统的物理化学方法包括沉淀法、气相沉积法、溶胶-凝胶法、高温合成法等。
其中最常用的方法是沉淀法，其原理是在溶液中形成磁性纳米颗粒，并通过离心和洗涤等步骤制备磁性纳米颗粒。
气相沉积法则是通过高温条件下，将金属蒸发到基底上形成薄膜或纳米颗粒。
溶胶-凝胶法则是将金属离子通过水解和聚合反应转化为胶体，然后在高温下烧结得到磁性纳米颗粒。
高温合成法则是通过快速加热和冷却的过程，获得磁性纳米颗粒或薄膜。
2.生物法生物法是利用生物体的代谢和生物分子的结构特点制备磁性材料。
常见的生物法包括基因工程法、磁性菌法、磁性蛋白法和磁性纳米材料化学合成法等。
其中基因工程法的原理是利用细胞中的生物分子和酶催化将非磁性物质转化为磁性物质。
磁性菌法则是利用细菌表面的磁性矿物质，结合化学方法对其进行改性制备磁性材料。
磁性蛋白法则是将磁性蛋白经过加工获得磁性材料。
磁性纳米材料化学合成法的原理就是将生物分子结合到金属或半导体纳米颗粒表面，制备出带有特定生物分子的磁性纳米材料。
3.物理法物理法是指利用物理原理制备磁性材料。
该方法主要包括激光熔炼法、磁控溅射法、磁力波法、磁振法等。
其中激光熔炼法是将金属样品受到激光脉冲的高能量冲击，使得其熔化并快速凝固形成磁性纳米颗粒。
磁控溅射法则是将金属样品放在真空中，在磁场和高能离子轰击下形成磁性纳米颗粒或薄膜。
磁力波法则是利用磁振器产生的磁场，使样品受到磁场的作用形成磁性纳米颗粒或块材。
磁振法是利用磁振器产生的振动和磁场作用，使样品表面形成磁性膜或分散在液体中形成磁性液体。
二、磁性材料的性质研究1.磁性材料的磁滞回线磁性材料表现出的磁性不仅受到其内在结构和物理性质的影响，还受到外界磁场的影响。
稀土单分子磁体
稀土单分子磁体
稀土单分子磁体是一类新兴的磁性材料，其主要成分为稀土元素和金属元素。
它们的磁性主要由稀土元素的单个离子所产生。
由于稀土单分子磁体具有高磁矩和高磁致伸缩效应等优异性能，因此在磁性材料、纳米技术和磁存储等领域具有广泛的应用前景。
研究稀土单分子磁体的方法主要有两种，一种是通过合成单分子磁体来研究其磁性；另一种是通过研究单分子磁体在催化反应中的磁性。
稀土单分子磁体在磁性计算、化学传感和磁性分子电子学等领域有着重要的应用。
但是由于这类材料的制备和研究相对困难，因此研究工作相对较少，在实际应用上尚未实现大规模生产和普及。
目前全球有许多实验室和公司在研究稀土单分子磁体。
其中一些著名的实验室包括：
•欧洲科学院研究所 (European Research Council)，该研究所在研究稀土单分子磁体，重点关注磁性和磁致伸缩性能。
•斯坦福大学 (Stanford University)，该大学在研究稀土单分子磁体，重点关注其在磁存储和磁性传感器中的应用。
•普林斯顿大学 (Princeton University)，该大学在研究稀土单
分子磁体，重点关注其在纳米材料和磁存储中的应用。
•洛杉矶加州大学 (University of California, Los Angeles)，该大学在研究稀土单分子磁体，重点关注其在磁性计算和催化
反应中的应用。
•
除此之外，在全球范围内，研究稀土单分子磁体的公司也有很多，比如美国的IBM公司和杜邦公司等。
单分子磁体
5.3
早在80年代就合成了[Mn12O12 (O2CR)16(H2O)4 ]， 早在80年代就合成了 80年代就合成了 ，
它是迄今为止研究得最为彻底的单分子磁体的例子。 它是迄今为止研究得最为彻底的单分子磁体的例子。
在此基础上还发展出了一系列簇合物， 在此基础上还发展出了一系列簇合物，主要有三种
修饰方法。 修饰方法。
结构图
图 4 [Mn12O12(O2CCH3)16(H2O)4]·2(CH3COOH)·4H2O构型示意图 构型示意图
结构图
图5Байду номын сангаас
[V4O2(O2CEt)7(bpy)2]+的ORTEP作图 作图(bpy：2,2(-联吡啶 联吡啶) 作图 ： 联吡啶
5、Mn-O簇合物的研究机理及制备
簇合物的研究： 5.1 Mn-O簇合物的研究：对Mn簇合物的研究主要有 簇合物的研究 簇合物的研究主要有 两个方面。 主要是作为生物模拟物， 两个方面 。对Mn3或Mn4主要是作为生物模拟物， 对它们的磁性已作了较多的研究。对于 5以上簇 对它们的磁性已作了较多的研究。对于Mn 合物主要用于获取高自旋分子。 合物主要用于获取高自旋分子 。 目前得到的单分 子磁体有Mn ， 子磁体有 4， Mn10 ， Mn12 ， Mn30 ， 而 Mn6 ， Mn7 ， Mn8，Mn9仅仅得到高自旋分子。 仅仅得到高自旋分子。
第三类单分子磁体是几种不同的铁配合物 。 如 [Fe8O2(OH)12(tacn)6]8+。其中tacn代表 其中 代表1,4,7-三氮杂 三氮杂 代表 环壬烷,三氮大环。 环壬烷 三氮大环。 三氮大环 第四类是过渡金属异核单分子磁体。 第四类是过渡金属异核单分子磁体。如[Mn6Cr]。 。 第五类是稀土基及过渡金属-稀土杂核单分子磁体。 第五类是稀土基及过渡金属 稀土杂核单分子磁体。 稀土杂核单分子磁体
分子磁体的磁性
1.单分子磁体的磁性来源于分子本身, 每一个分子相当于一个孤立的“磁畴”.未磁化时,单分子磁体具有分子磁化强度相反取向的双稳态, 两者布居数相当, 磁化强度的矢量和为零; 当施加一个磁场时双稳态的平衡被打破, 与磁场平行的能态具有更低的能量和更多的布居数, 磁化强度的矢量和不为零; 去磁时,在分子磁化强度矢量重新取向时产生一个能量壁垒, 当温度降低甚至低于翻转的能垒时, 翻转速率会减慢, 产生磁化强度的慢磁弛豫行为。
翻转能垒的高度决定了单分子磁体的阻塞温度. 对于阻塞温度, 通常认为是在该温度下表现出磁体的行为, 但是严格来说有 3 种定义[9]: (1)交流磁化率的虚部在特定的频率出现峰值的温度;(2)样品能观察到磁滞回。
出现峰值的温度. 这三种方法确定的阻塞温度可能会相差很多, 文献最常报道的阻塞温度则是指观察到磁滞回线的温度, 另外文献中也常把弛豫时间达到100 s 时的温度定义为阻塞温度. 在本文中, 阻塞温度指的是观察到磁滞回线的温度.稀土单分子磁体是一类特殊的单分子磁体. 与过渡金属相比, 稀土离子的f 电子由于其未淬灭的较大的轨道角动量而具有相对较大的磁矩和磁各向异性. 另一方面, 由于稀土离子的 f 电子受外层s, d 层电子的屏蔽因而磁相互作用较弱, 因此在许多簇合物以及聚合物的体系中, 稀土离子依然表现出单离子的性质, 体系的总角动量也仅仅是每个角动量的加和, 而忽略彼此之间的耦合. 尽管稀土离子间的磁相互作用很弱, 但是对它的弛豫机制仍然会产生明显的贡献, 依然是研究的重点.稀土单分子磁体的特点和研究方向可以分为 4 个方面: 首先, 通过设计稀土离子的晶体场和磁相互作用来构筑具有高能垒高阻塞温度的单分子磁体; 其次, 稀土单分子磁体常常表现出复杂的多弛豫现象, 对它们的弛豫机理至今还没有合理统一的解释, 因此许多课题组都在研究它们的磁动力学行为, 揭示它们的弛豫机理; 再次, 基于稀土单分子磁体的磁动力学行为对它的结构非常敏感, 微小的结构变化包括溶剂分子的释放、物理状态的改变等都会对它的磁性产生影响, 因此可以通过修饰端基配体、掺杂, 以及外界光、电、热的刺激来对它的磁行为进行调控;最后, 结合稀土自身的荧光特性以及配体的光学活性, 以及聚合物三维骨架的气体吸附、离子交换的性质而设计新颖的多功能材料.2.单分子磁体可以看成是分子基铁磁体和纳米磁性材料的交叉点。
分子磁体研究
分子磁体研究
游效曾
【期刊名称】《功能材料信息》
【年(卷),期】2007(000)005
【摘要】分子磁体是指通过有机、有机金属、配位化学和高分子化学方法在低温下合成的磁性材料。
以所研究的配合物为例阐述分子磁体方面的一些进展。
对一些合成的顺,反式-三唑铁(Ⅱ)衍生物(T_c～250K)的研究表明,配体的定位对结果影响很大。
作为信息记录材料,除了自旋突变外、还希望滞后效应。
基于对自旋转换配合物的介稳态进行了快速和磁诱导的协同效应研究。
通过合成的几个典型氰基桥联配合物,研究在低于居里温度下的磁学性质,例如铁磁性和磁滞回线,交流磁化率虚部对温度的依赖性,零场冷却(ZFC)和场冷却(FC)时磁阻塞温度,以阐明它们的单分子磁体特性。
展望了自旋电子学,手性磁体等这类和材料科学、合成化学、凝聚态物理进一步结合的跨分支学科,必将在不久的将来取得重要的突破。
【总页数】1页(P)
【作者】游效曾
【作者单位】南京大学配位化学研究所配位化学国家重点实验室;江苏南京
【正文语种】中文
【中图分类】TM271
【相关文献】
1.Halbach磁体结构电动机及其与常规磁体结构电动机的比较研究(I)--磁体结构及有导磁铁心电动机的对比研究 [J], 徐衍亮;姚福安;房建成
2.有机高分子磁体的分子设计 [J], 柴春鹏;冯辉霞;王云普;张发爱;王荣民
3.第一过渡系金属-镝单分子磁体研究进展与展望 [J], 张柯;王会生;于灵燕;陈勇;潘志权
4.稀土单分子磁体的研究进展 [J], 齐星原;王金
5.一种新型的分子材料──分子铁磁体 [J], 缪明明;廖代正;王耕霖
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单分子磁体的制备及其磁性质研究
单分子磁体（Single-Molecule Magnets，简称SMMs）是一种具有特殊磁学性质的分子。
由于其特殊的磁学性质，单分子磁体已成为磁性材料研究领域的热点之一。
在此，将介绍单分子磁体的制备及其磁性质研究的相关内容。
一、单分子磁体的概念及特征
单分子磁体一般由一个或多个金属离子和有机配体组成。
所含的磁性金属离子在配体的帮助下，可以形成具有磁性的“单分子”。
与普通的磁性材料不同，单分子磁体是非常小的，其大小一般在数纳米以下。
单分子磁体的最大特征是具有磁性滚珠的行为。
即在外层磁场的作用下，单分子磁体的自旋可以上下翻转，呈现类似于磁滚珠的磁性行为。
而SMMs磁滚珠的大小一般在几个纳米左右，这使得其具有优异的磁性性质。
二、单分子磁体的制备
单分子磁体的制备是一个非常复杂的过程，需要设计新的配体分子并通过化学合成制备。
一般而言，单分子磁体的制备分为以下几个步骤：
1、选择合适的金属离子。
通常使用的金属离子如铁、锰、铜、铬以及钴等。
2、制备配体分子。
常见的配体分子如porphyrin、phthalocyanine等。
3、将金属离子与配体分子作用。
制备单分子磁体是一种典型的自组装过程，金属离子与配体分子之间的作用力进而促进单分子磁体的形成。
4、对制备好的单分子磁体进行物理和化学表征。
磁学能级结构测量是单分子磁体表征的核心之一。
一般情况下，磁学测量需要通过其他技术手段（如电子顺磁共振、核磁共振等）来进行协助。
三、单分子磁体的磁性质研究
单分子磁体的磁性质涵盖了多方面。
其中最重要的特征之一是单分子磁体对于
外部磁场的响应行为。
对于磁斯托克差分（Magnetization）行为的研究被认为是研
究SMMs的入门关键。
研究表明，单分子磁体的磁滚珠行为是非常稳定的，通常具有极长的自旋时间（spin relaxation）这也让单分子磁体成为了可高拓展的磁存储设备的一个热门发展方向。
此外，单分子磁体还具有潜在的应用价值，例如可应用于磁性催化、量子计算和磁性能量转换等领域。
总结：
在未来的科学研究中，单分子磁体有望成为磁性材料领域的重要热点研究方向。
不过，相关的研究工作也同样具有较高的挑战性。
望科学家们在未来的研究中多方面开展工作，推动单分子磁体研究的进一步发展。