多鐵性材料研究取得新進展

2020-12-05 科學網

圖1 手性Schiff鹼配體R-和S-H3L(a)及R-1和S-1的CD譜(b)

 

圖2 R-1和S-1的金屬骨架

 

圖3 R-1的變溫χT曲線(a) 及R-1的室溫電滯回線(b)

 

多鐵性材料（Multiferroic materials）是指同時具有鐵電性和鐵磁性的一類多功能材料，能同時對外加磁場和外加電場進行信號響應，相應於有四個邏輯態（現有的信息存儲材料只有兩個邏輯態），可極大地提高信息存儲密度，被稱為信息存儲終極材料，具有重要的理論意義和應用前景。

 

製備同時具有鐵電性和鐵磁性的材料具有很強的挑戰性。目前，已報導的多鐵性材料主要集中在一些無機化合物上，因此，研究易於進行設計和修飾的分子基多鐵性材料受到很多關注。最近，在國家自然科學基金委、科技部重大科學研究計劃、中國科學院的大力支持下，中科院有機固體院重點實驗室科研人員與東南大學科學家合作，在多鐵性分子材料研究領域取得了創新性研究成果，其結果發表在《美國化學會志》（JACS）上。

 

該實驗室科研人員利用兩個新的純手性Schiff 鹼多齒配體（R-和S-H3L，見圖1）去構築得到了由呈現C3對稱的達到納米尺度的二十二核錳簇{[MnIII3MnII(O)(H2O)3(L)3]4[MnIII6Cl4O4]}做陽離子而呈現C3對稱的三核錳簇[MnIII3O(H2O)3(L)3] 做陰離子的兩單元分立的純手性混合價錳簇合物（R-1和S-1，其金屬骨架如圖2所示），這兩個純手性化合物均結晶於純手性空間群R3，屬於極性點群3，能滿足產生鐵電性的必要條件，而且它們還易溶於有機溶劑，CD譜也表明了它們是一對對映異構體。測試分析表明它們不但呈現鐵磁性，而且在室溫就觀察到電滯回線（圖3），交流變溫電介常數的測定證實了它們是鐵電體。它們是首例鐵磁性和鐵電性共存的納米尺度混合價錳簇合物。

 

這種通過手性Schiff 鹼配體去構築極性錳簇合物的方法，為多鐵性分子材料的研究開闢了新的途徑和提供了新的思路。（來源：中科院化學研究所）

 

 

 

 

 

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