[发明专利]一种三核镝簇合物单分子磁体及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及磁性材料的制备，特别是一种三核镝簇合物单分子磁体及其制备方法。 

【背景技术】

单分子磁体（Single-Molecule Magnets,SMMs）是介于分子基磁体和纳米磁性材料之间的新型材料。Gatteschi D.等于1993年发现了首例单分子磁体[Mn₁₂O₁₂(OCMe)₁₆(H₂O)₄],开辟了一个新的磁学领域，参见：SessoliR.等,Nature,1993,365;Gatteschi D.等，Science,1994,265。随着近几年科学的发展，单分子磁体越来越受到国内外众多科学家的关注。在低温下具有超顺磁现象，其不同寻常的磁学特性研究不仅有助于纳米磁性离子物理学和化学的发展，帮助我们更好的理解纳米磁体的量子隧道效应，参见：Quantum Tunneling of Magnetization，QTM，而且有望被制成高密度信息存储设备。单分子磁体是一种纳米尺寸的分子基磁体，磁学性质是靠单个分子实现的，这区别于以往分子基磁体的磁性靠固态中相邻的顺磁中心之间的磁相互作用，而且它们的磁滞后现象来源于在外磁场下大量自旋相关的顺磁分子产生的磁极翻转。它的制备方法很简单，可以通过简单的配合物的合成方法来制备。但基于簇合物本身的性质，4f簇合物的合成本身就很困难，因此4f的单分子磁体比较少。 

Tang J.K.等相继报道了线性四核镝的单分子磁体呈现的从一种弛豫过程向另一种弛豫过程过渡的性质，但是存在两方面的缺陷：第一，温度范围比较狭窄，不利于量子化学对多步弛豫过程的研究；第二，引入了一个外加的直流场，改变了单纯的多步弛豫磁学行为。同时，我们曾经申请过一个同时具备铁磁、铁电双功能镝单分子磁体的专利，专利号：ZL201110026019.X,专利名称：一种具有铁磁、铁电双功能的镝单分子磁体及其制备方法。虽然该化合物在不引入直流场的情况下，也表现出两个慢磁弛豫过程，但是，这两个过程相互叠加在一起，这就为分析这两个过程带来了很大的难度。鉴于以上状况，我们改变合成工艺，用另一种溶剂乙腈来替换乙醇，得到了一个新的不含溶剂分子的三核镝簇合物单分子磁体。通过磁性测试表明，由于少了乙醇分子与三核簇之间的强氢键作用，两个 慢磁弛豫过程可以完全分开。这就为研究多步慢磁弛豫的单分子磁体提供了一个好的方法。 

【发明内容】

本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种三核镝簇合物单分子磁体及其制备方法，该单分子磁体在较宽温度范围内同时存在两种独立的弛豫过程，为量子化学提供良好的理论研究素材以及在低温下有望实现高密度存储设备材料。 

本发明的技术方案： 

一种三核镝簇合物单分子磁体，其化学式表示为：[Dy₃(HL)(H₂L)(NO₃)₄]，其中L为N，N，N′，N′-四羟乙基乙二胺；所述镝单分子磁体中存在三种不同配位环境的Dy原子，Dy(2)为八配位，Dy(1)和Dy(3)均为九配位，三个金属原子Dy构成一个平面三角形，来自配体上的两个μ₃-O原子O(1)和O(2)分别位于平面三角形的上下方并与三个Dy原子配位，构成了三核Dy结构，另外来自于配体上的两个μ₂-O原子O(3)和O(4)分别桥连了Dy(1)和Dy(2)与Dy(2)和Dy(3)，而Dy(1)和Dy(3)之间没有μ₂-O原子桥连，形成一个不封闭的的三角形结构；所述镝单分子磁体属于正交晶系，Pbca空间群，α=β=γ=90°。 

一种所述三核镝簇合物单分子磁体的制备方法，以六水合硝酸镝为金属盐，以L为配体，以LiOH为碱性物质调节pH，合成步骤如下： 

1）将摩尔比为1:2的Dy(NO₃)₃·6H₂O和L混合物放入容器中，然后按照混合物与乙腈之比为25mg:1mmL的比例加入乙腈，再加入LiOH并调节溶液pH为7，常温下搅拌2h，得到混合溶液； 

2）将上述混合溶液在100℃下烘制72h，取出产物后将固体分离； 

3）用乙腈将上述固体洗涤3至5次，制得的无色块状晶体即为三核镝簇合物单分子磁体。