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激光調控金屬間電子轉移及配合物功能取得系列進展

發布日期:2019-06-14 作者: 點擊:

  鈣鋁合金發現光應答分子材料可以在不同波長的光照射下在兩個或多個狀態之間可逆切換,導致材料顏色、形狀、磁性、導電性等物理化學性質變化,從而在分子開關、傳感及高密度存儲器件等領域具有廣闊的應用前景,近年來受到能源、催化、多功能材料等領域研究者們的廣泛關注。然而,目前光響應材料特別是有機分子材料往往涉及分子結構層次上的化學鍵改變或基團轉動,受限于空間位阻,通常只能在溶液中進行高效的轉換,如何在固態實現各種功能的快速可逆控制是發展固態光響應分子器件中面臨的重要挑戰。

  

  光致金屬離子的電子遷移或者重排可以在電子結構層次調控材料性能,并在固態進行高效可逆的轉變,為實現固態分子開關材料多功能調控提供了途徑。

  

  精細化工重點實驗室劉濤教授課題組深入思考光誘導電子遷移重排與材料多功能耦合之間的關系,提出利用電子遷移與重排引起的自旋、電荷、鍵長以及吸收光譜的變化控制磁性(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)、電性(Hu Ji-Xiang and Liu Tao, et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 7663)、熱膨脹(Hu Ji-Xiang and Liu Tao, et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 13052)和光學性質(Wang Jun-Li and Liu Tao, et al. Chem. Sci. 2018, 9, 2892)等。目前已成功利用激光實現了對磁偶極矢量、電偶極矢量、膨脹行為、和熒光發射行為的可逆操縱,為進一步實現光調控分子穩態材料多功能化和器件化提供了基礎。磁性雙穩態材料對于計算機二進制中的0和1,是目前信息存儲的主要載體。利用外界刺激實現磁性雙穩態的切換,是實現信息讀寫的關鍵。

  

  近日,精細化重點實驗室劉濤教授課題組的青年教師孟銀杉考慮匹配稀土元素的電子結構特性,設計構筑了一例稀土磁性雙穩態分子(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 4673)。其可以在分子尺度保持磁化狀態,并能利用外界磁場控制磁偶極取向,實現磁性雙穩態間的切換。同時,利用帶正電荷的FeII自旋轉變基元與帶負電荷的建筑單元連接構筑一維鏈,通過激光誘導自旋電子重排與電荷重新分布調控材料的電子結構,實現了磁性和介電功能對外界刺激的協同響應(Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, DOI:10.1002/anie.201802774),為利用電性測量跟蹤磁性狀態提供了方法。劉濤教授課題組鄭慧博士和青年教師孟銀杉為本文共同作者。


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