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多铁性材料研究取得新进展


多铁性材料研究取得新进展

图 1 手性 Schiff 碱配体 R-和 S-H3L(a)及 R-1 和 S-1 的 CD 谱(b)

图 2 R-1 和 S-1 的金属骨架

图 3 R-1 的变温χT 曲线(a) 及 R-1 的室温电滞回线(b)

多铁性材料(Multiferroic materials)是指同时具有铁电性和铁磁性的一类多功能材料,能 同时对外加磁场和外加电场进行信号响应,相应于有四个逻辑态(现有的信息存储材料只有两个逻 辑态),可极大地提高信息存储密度,被称为信息存储终极材料,具有重要的理论意义和应用前景。 制备同时具有铁电性和铁磁性的材料具有很强的挑战性。目前,已报道的多铁性材料主要集中 在一些无机化合物上,因此,研究易于进行设计和修饰的分子基多铁性材料受到很多关注。最近, 在国家自然科学基金委、科技部重大科学研究计划、中国科学院的大力支持下,中科院有机固体院 重点实验室科研人员与东南大学科学家合作,在多铁性分子材料研究领域取得了创新性研究成果, 其结果发表在《美国化学会志》(JACS)上。 该实验室科研人员利用两个新的纯手性 Schiff 碱多齿配体(R-和 S-H3L,见图 1)去构筑得到 了由呈现 C3 对称的达到纳米尺度的二十二核锰簇{[Mn 呈现 C3 对称的三核锰簇[Mn
III 3 III 3

Mn (O)(H2O)3(L)3]4[Mn

II

III 6

Cl4O4]}做阳离子而

O(H2O)3(L)3] 做阴离子的两单元分立的纯手性混合价锰簇合物(R-1 和

S-1,其金属骨架如图 2 所示),这两个纯手性化合物均结晶于纯手性空间群 R3,属于极性点群 3, 能满足产生铁电性的必要条件, 而且它们还易溶于有机溶剂, CD 谱也表明了它们是一对对映异构体。 测试分析表明它们不但呈现铁磁性,而且在室温就观察到电滞回线(图 3),交流变温电介常数的 测定证实了它们是铁电体。它们是首例铁磁性和铁电性共存的纳米尺度混合价锰簇合物。 这种通过手性 Schiff 碱配体去构筑极性锰簇合物的方法,为多铁性分子材料的研究开辟了新 的途径和提供了新的思路。(来源:中科院化学研究所)


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