单分子磁体发展综述

单分子磁体Single-MoleculeMagnets(SMMs)冷际东广州大学化学化工学院1.什么是SMMs2.SMMs的特点和性质3.SMMs的发展历史4.SMMs未来的发展方向1.什么是SMMs分子基磁性材料top-downbottom-upCPU（左）与硬盘（右）分子基磁体Fe8（左）与Tb2（右）10nm3nm分子基磁性材料有机自由基化合物有机自由基-金属配合物金属配位化合物单分子磁体single-moleculemagnets分子基磁制冷剂molecularmagneticcoolers1.什么是SMMs分子基磁性材料1.什么是SMMs由分立的分子构成1[1]R.Sessoli,D.Gatteschi,etal.,J.Am.Chem.Soc.1993,115,1804-1816.[2]R.Sessoli,D.Gatteschi,etal.,Nature1993,365,141-143.在低温下出现慢的磁弛豫行为2单分子磁体的特征大的分子基态自旋S1负的(单轴的)磁各向异性D值2单分子磁体的必要条件Mn12OAc分子的簇核结构和自旋排列方向S=10,D=-0.70K,U=S2|D|=70K,Ueff≈61K第一例SMMMn12单分子磁体的自旋翻转能垒（a）和磁量子隧穿弛豫（b）示意图[3]Mn12OAc的单晶在不同温度下沿易磁化轴方向的磁滞回线[4][3]D.Gatteschi,R.Sessoli,Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,268-297.[4]R.Sessoli,D.Gatteschi,etal.,Nature1996,383,145-147.高密度信息存储量子计算2.SMMs的特点和性质第一例SMMMn122.SMMs的特点和性质2.SMMs的特点和性质1K=0.695039cm-12.SMMs的特点和性质2.SMMs的特点和性质2.SMMs的特点和性质2.SMMs的特点和性质3.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史U=S2|D|S=83/2，D=0.004cm-1Mn19A.M.Ako,A.K.Powell,etal.,Angew.Chem.Int.Ed.,2006,45,4926-4929.3.SMMs的发展历史S=6,Ueff=18K{Mn84}3.SMMs的发展历史S=45D≈0{Fe42}S.Kang,C.DuanandO.Sato,etal.,Nat.Commun.,2015,6,5955.3.SMMs的发展历史[MnIII6O2(Et-sao)6(O2CPh(Me)2)2(EtOH)6]S=12,D=-0.43cm-1,Ueff=86.4K3.SMMs的发展历史3d-4f3.SMMs的发展历史Ueff1=11.0cm-1,t1=7.7x10-4s,Ueff2=82.1cm-1,t2=6.2x10-7s3.SMMs的发展历史{Cr2Dy2}Ueff(Cr2Dy2)=77KUeff(Co2Dy2)=79K3.SMMs的发展历史ScientificReports,2015,5,16621Ueff(1∙3H2O)=422KUeff(1)=600K3.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史Angew.Chem.Int.Ed.,2016,55,9375-93793.SMMs的发展历史{Cu36Ln24}3.SMMs的发展历史Ueff1=56KUeff2=71K3.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史Ueff1=150K,Ueff2=198K3.SMMs的发展历史Ueff=76K3.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史TB=14KUeff=227cm-1J.D.Rinehart,J.R.Long,etal.,Nat.Chem.2011,3,538-542.3.SMMs的发展历史J.Am.Chem.Soc.,2012,134(45),pp18546–185493.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史Ueff=37.83KUeff=39.35KUeff=39.79K3.SMMs的发展历史Ueff1=9.7KUeff2=170K3.SMMs的发展历史Ueff1=19.7KUeff2=173K3.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史Ueff(Tb)=331K3.SMMs的发展历史[Pc2Tb]-3.SMMs的发展历史Ueff=55.2K3.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史Ueff(Er)=39KUeff(Yb)=29KAngew.Chem.Int.Ed.52,350-354Na[LnDOTA(H2O)]·4H2O3.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史Ueff1=181cm-13.SMMs的发展历史[Fe(C(SiMe3)3)2]2-Ueff=325KJ.M.Zadrozny,J.R.Long,etal.,Nat.Chem.2013,5,577-5813.SMMs的发展历史J.Am.Chem.Soc.,2014,13612213–122163.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史Ueff=1025K3.SMMs的发展历史3.SMMs的发展历史Ueff=1815K4.SMMs未来的发展方向Ueff(Dy)≈2590KChem.Commun.,2015,51,101-1034.SMMs未来的发展方向Ueff≈29K4.SMMs未来的发展方向Strongerexchange