[发明专利]双核镝单分子磁体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了双核镝单分子磁体及其制备方法和应用，所述双核镝单分子磁体的结构简式为：[Dy₂(BPA‑TPA)₂(C₆H₄O₂)](BPh₄)₄·4CH₃CN，其中BPA‑TPA为2,6‑双(双(2‑吡啶基甲基)氨基)甲基吡啶。该双核镝单分子磁体属于单斜晶系，P21/c空间群。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明所述双核镝单分子磁体在零场下就能表现出典型的慢弛豫行为，具有单分子磁体特征，其阻塞温度高达26K，可作为分子基磁性材料在新型高密度信息存储设备(如光盘、硬磁盘等)使用；(2)所述双核镝单分子磁体在空气中不风化，稳定性好；(3)所述方法工艺安全简单，可控性高，重现性好。

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，涉及一种单分子磁体材料，具体为双核镝单分子磁体及其制备方法和应用。

背景技术

和传统磁性材料相比，单分子磁体具有相对密度低、透明度高、体积小、易修饰裁剪等特点，其在高密度信息存储、量子计算机和分子自旋学领域有着巨大的应用潜能。单分子磁体是一类通过化学方法将各向异性金属离子和有机配体通过分子自组装形成的磁性化合物。在单分子磁体材料中，每一个分子就是一个孤立的磁畴，在一定温度(称之为阻塞温度T_B)以下无外加磁场存在时，仍然能长时间保持磁有序和磁化强度。

镧系离子的单电子数多，具有大的基态自旋和强的磁各向异性，是设计单分子磁体的理想选择。尤其是Dy(III)离子，它具有Kramer电子层结构(f层具有奇数电子)，所以镝基单分子磁体的基态是双稳态，不受由横向配体场导致的量子隧穿作用的影响。因此，镝基单分子磁体吸引了众多研究者的关注，并得到了重大的突破，其有效能垒和阻塞温度可高达1540cm^-1和80K(Science,2018,362,1400-1403)。然而，合成这些高性能的镝基单分子磁体往往需要在无水无氧的极端条件下进行，因此不便控制合成进程，重复效果差、产率较低。并且部分此类材料在常温和空气中不稳定，容易分解或风化。同时，虽然越来越多的稀土单分子磁体被合成出来，但是高能垒、高阻塞温度的单分子磁体还是较少。因此，设计合成稳定的、高性能的新型稀土单分子磁体具有十分重要的意义。

发明内容

解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，获得一种稳定的、单分子磁体性质优良的的镝配合物，且提供一种合成条件温和可控、重复性好的合成方法，本发明提供了双核镝单分子磁体及其制备方法和应用。

技术方案：双核镝单分子磁体，所述双核镝单分子磁体的结构简式为：[Dy₂(BPA-TPA)₂(C₆H₄O₂)](BPh₄)₄·4CH₃CN，其中BPA-TPA为2,6-双(双(2-吡啶基甲基)氨基)甲基吡啶，所述镝单分子磁体的化学结构式为：

优选的，所述双核镝单分子磁体的结构单位为：晶体属于单斜晶系，P21/c空间群，晶胞参数为α＝90°，β＝99.477(5)°，γ＝90°。

优选的，Dy(III)与一个BPA-TPA配体的七个氮原子进行配位，对苯二酚负离子将其桥连，形成了双核镝的结构。每一个Dy(III)的配位构型为八配位的三角十二面体。

优选的，所述双核镝单分子磁体为黄色块状晶体，在零场下表现出典型的慢弛豫行为，具有单分子磁体特征，其能垒达到730K，阻塞温度达16K。

以上任一所述双核镝单分子磁体的制备方法，所述方法包括以下步骤：