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激光调控金属间电子转移及配合物功能取得系列进展

来源:大连理工大学 日期:2018-08-28 加入收藏

 
  光应答分子材料可以在不同波长的光照射下在两个或多个状态之间可逆切换,导致材料颜色、形状、磁性、导电性等物理化学性质变化,从而在分子开关、传感及高密度存储器件等领域具有广阔的应用前景,近年来受到能源、催化、多功能材料等领域研究者们的广泛关注。然而,目前光响应材料特别是有机分子材料往往涉及分子结构层次上的化学键改变或基团转动,受限于空间位阻,通常只能在溶液中进行高效的转换,如何在固态实现各种功能的快速可逆控制是发展固态光响应分子器件中面临的重要挑战。光致金属离子的电子迁移或者重排可以在电子结构层次调控材料性能,并在固态进行高效可逆的转变,为实现固态分子开关材料多功能调控提供了途径。

  精细化工国家重点实验室刘涛教授课题组深入思考光诱导电子迁移重排与材料多功能耦合之间的关系,提出利用电子迁移与重排引起的自旋、电荷、键长以及吸收光谱的变化控制磁性(Jiang Wen-Jing and Liu Tao, et al. Chem. Sci. 2018, 9, 617;Jiao Cheng-Qi and Liu Tao, et al. National Science Review 2018, DOI: 10.1093/nsr/nwy033)、电性(Hu Ji-Xiang and Liu Tao, et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 7663)、热膨胀(Hu Ji-Xiang and Liu Tao, et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 13052)和光学性质(Wang Jun-Li and Liu Tao, et al. Chem. Sci. 2018, 9, 2892)等。目前已成功利用激光实现了对磁偶极矢量、电偶极矢量、膨胀行为、和荧光发射行为的可逆操纵,为进一步实现光调控分子稳态材料多功能化和器件化提供了基础。

  磁性双稳态材料对于计算机二进制中的0和1,是目前信息存储的主要载体。利用外界刺激实现磁性双稳态的切换,是实现信息读写的关键。

  近日,精细化工国家重点实验室刘涛教授课题组的青年教师孟银杉考虑匹配稀土元素的电子结构特性,设计构筑了一例稀土磁性双稳态分子(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 4673)。其可以在分子尺度保持磁化状态,并能利用外界磁场控制磁偶极取向,实现磁性双稳态间的切换。同时,利用带正电荷的FeII自旋转变基元与带负电荷的建筑单元连接构筑一维链,通过激光诱导自旋电子重排与电荷重新分布调控材料的电子结构,实现了磁性和介电功能对外界刺激的协同响应(Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, DOI:10.1002/anie.201802774),为利用电性测量跟踪磁性状态提供了方法。刘涛教授课题组郑慧博士和青年教师孟银杉为本文共同第一作者。

 
 

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