[发明专利]Co(III)-Co(II)双核钴单分子磁体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了Co(III)‑Co(II)双核钴单分子磁体及其制备方法和应用，所述所述单分子磁体的化学式为[Co^IIICo^II(L)(DMAP)₃(CH₃COO)]，其中H₄L为N,N’‑双(5‑甲基吡唑‑3‑甲酰)‑1,3‑丙二胺，结构为：DMAP为4‑二甲氨基吡啶，其结构为：与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明所述Co(III)‑Co(II)双核钴单分子磁体在外加磁场为0.1T下可表现出典型的慢弛豫行为，具有单分子磁体特征，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Co(III)-Co(II)双核钴单分子磁体及其制备方法和应用。

背景技术

磁性材料用途广泛，其应用市场超过了半导体材料。其中，信息存储已是磁性材料最大的应用领域之一。随着信息技术的发展，人们需求电子器件的集成数目成指数倍数增长且器件尺寸不断减小。这种集成化和微型化的不断发展将受到加工工艺以及成本的限制，造成现代电子器件集成技术难以逾越的障碍。因此，研制开发分子基磁性材料已成为科学家们关注的热点。单分子磁体(SMM)是分子基磁性材料研究的重要领域，在高密度信息存储、量子计算机和分子自旋学中有着巨大的应用潜能。

自Long等人在2010年报道了首例过渡金属单离子磁体K[(tpa^Mes)Fe^II]以来，基于3d过渡金属的单离子磁体吸引了研究者们的关注，并得到了迅速发展。目前，已有基于Mn(III)、Fe(I/II/III)、Co(II)、Ni(I)、Cr(II)和Re(IV)等磁性中心的单离子磁体被报道。由于Co(III)为抗磁性离子，虽然Co(III)-Co(II)双核钴单分子磁体具有两个金属离子，但只有一个磁性离子Co(II)，因此也被称之为单离子磁体。在过渡金属单离子磁体中，四配位的四面体构型的配合物具有较高的稳定性，而且能够形成弱的配体场，使基态和激发态发生混合，从而产生自旋-轨道耦合，使得分子具有较好的单分子磁体性质。在Co(III)-Co(II)双核钴单分子磁体中，磁性离子Co(II)的配位构型为的分子尚未见报道。

发明内容

解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，获得一种磁性离子Co(II)的配位构型为四面体的双核钴单分子磁体，本发明提供了Co(III)-Co(II)双核钴单分子磁体及其制备方法和应用。

技术方案：Co(III)-Co(II)双核钴单分子磁体，所述单分子磁体的化学式为[Co^IIICo^II(L)(DMAP)₃(CH₃COO)]，其中H₄L为N,N’-双(5-甲基吡唑-3-甲酰)-1,3-丙二胺，结构为：

DMAP为4-二甲氨基吡啶，其结构为：

优选的，所述单分子磁体的化学结构式为：

优选的，所述单分子磁体的结构单位为：晶体属于三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为α＝71.337(12)°，β＝86.676(12)°，γ＝71.710(13)°。

优选的，所述磁性离子Co(II)与一个配体L提供的两个氮原子、一个DMAP提供的一个氮原子以及醋酸根提供的一个氧原子配位，形成了四配位的四面体结构；抗磁性离子Co(III)与一个配体L提供的四个氮原子以及两个DMAP提供的两个氮原子配位，形成了六配位的八面体结构。

优选的，所述单分子磁体为紫色块状晶体，在外加磁场作用下表现出典型的慢磁弛豫过程。