大工新突破！光可以改变分子的磁性？！
近日，我校精细化工国家重点实验室刘涛教授课题组利用[W(CN)8]3-单元与FeII自旋交叉基元配位组装一维链，在光开关分子纳米磁体磁滞研究中取得重要进展。相关研究成果以“Switching the magnetic hysteresis of an [FeII–NC–WV]-based coordination polymer by photoinduced reversible spin crossover”为题发表在Nature Chemistry上。
[FeII–NC–WV]一维链结构
分子纳米磁体可以在单分子尺度上实现磁双稳态，即在特定的条件下，它可以产生磁滞现象，像微小的磁铁一样， 在“0”（比如分子磁矩取向朝上）和“1”（比如分子磁矩取向朝下）的两个状态之间转换，对应二进制中的“0”和“1”，可以用来存储信息。与常规磁体相比，分子纳米磁体要小得多，这意味着由这种磁体制成的存储设备具有更强的数据存储能力，有望应用于高密度信息存储、自旋电子学器件、分子传感和量子计算等。
在各种特定条件中，利用外界光刺激分子纳米磁体，操控磁滞现象的快速可逆开关，并使之与光、电信号耦合，实现对磁性状态的读写操作，在理论研究和实际应用方面均具有重要意义。但在现有的研究体系中，光调控分子纳米磁体本征的磁滞行为仍没有被观测到。构筑具有磁滞的光响应分子纳米磁体，不仅要兼顾孤立自旋中心磁各向异性和它们之间的磁交换作用，又要对光响应自旋转变中心的配位环境进行精确调控，是一项极具挑战的课题。
该项研究中，研究人员选择具有强旋轨耦合作用的八氰合钨建筑单元(Bu4N)3WV(CN)8与FeII离子组装强磁交换作用的一维链，利用长桥配体1,4-双(1H-咪唑-1-基)苯与FeII离子配位构筑刚柔并济的结构，获得了一例光开关分子纳米磁体。808-nm和473-nm激光照射可以驱动FeII离子在低自旋态（S= 0）和高自旋态（S=2）间的可逆转换，并伴随链内磁交换作用通道的打开与关闭，实现对光诱导单链磁体与单分子磁体行为的可逆切换。808-nm光诱导激发态在低温下表现出明显的磁滞回线，矫顽场高达1.9 T。473-nm激光照射引起FeII离子从顺磁态到抗磁态转变，磁交换作用通道被关闭，磁滞回线消失。
该项工作利用光诱导可逆自旋转变首次实现了分子纳米磁体磁滞开与关的调控，为设计基于自旋转变单元的光响应功能分子材料提供了新思路。相关研究成果发表在Nature Chemistry上，该期刊为化学领域的重量级期刊，年发表文章总数仅100余篇。
以上工作得到了国家自然科学基金委和学校的大力支持。精细化工国家重点实验室赵亮博士为本文第一作者，刘涛教授和孟银杉副研究员为本文共同通讯作者。
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内容来源 | 化工学院 精细化工国家重点实验室
编辑排版 | 任亭钰
责任编辑 | 周学飞 任亭钰
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