单分子磁体发展综述课件

单分子磁体Single-Molecule Magnets(SMMs)冷际东广州大学化学化工学院2024/8/51单分子磁体Single-Molecule Magnets 1.什么是SMMs2.SMMs的特点和性质3.SMMs的发展历史4.SMMs未来的发展方向2024/8/52什么是SMMs2023/8/1921.什么是SMMs分子基磁性材料top-downbottom-upCPU（左）与硬盘（右）分子基磁体Fe8（左）与Tb2（右）10 nm 3 nm2024/8/53什么是SMMs分子基磁性材料top-downbottom-u分分子子基基磁磁性性材材料料有机自由基化合物有机自由基化合物有机自由基有机自由基-金属配合物金属配合物金属配位化合物金属配位化合物单分子磁体分子磁体single-molecule magnets分子基磁制冷分子基磁制冷剂molecular magnetic coolers1.什么是SMMs分子基磁性材料2024/8/54分子基磁性材料有机自由基化合物有机自由基-金属配合物金属配位1.什么是SMMs 由分立的分子构成11 R.Sessoli,D.Gatteschi,et al.,J.Am.Chem.Soc.1993,115,1804-1816.2 R.Sessoli,D.Gatteschi,et al.,Nature 1993,365,141-143.在低温下出现慢的磁弛豫行为2单分子磁体的特征分子磁体的特征 大的分子基态自旋 S1 负的(单轴的)磁各向异性 D 值2单分子磁体的必要条件分子磁体的必要条件Mn12OAc分子的簇核结构和自旋排列方向S=10,D=-0.70 K,U=S2|D|=70 K,Ueff 61 K第一例SMM Mn122024/8/55什么是SMMs 由分立的分子构成11 R.Sesso单分子磁体的自旋翻转能垒（a）和磁量子隧穿弛豫（b）示意图3Mn12OAc的单晶在不同温度下沿易磁化轴方向的磁滞回线43 D.Gatteschi,R.Sessoli,Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,268-297.4 R.Sessoli,D.Gatteschi,et al.,Nature 1996,383,145-147.高密度信息存高密度信息存储量子量子计算算2.SMMs的特点和性质第一例SMM Mn122024/8/56单分子磁体的自旋翻转能垒（a）和磁量子隧穿弛豫（b）示意图2.SMMs的特点和性质2024/8/572.SMMs的特点和性质2023/8/1972.SMMs的特点和性质1 K=0.695039 cm-12024/8/582.SMMs的特点和性质1 K=0.695039 cm2.SMMs的特点和性质2024/8/592.SMMs的特点和性质2023/8/1992.SMMs的特点和性质2024/8/5102.SMMs的特点和性质2023/8/19102.SMMs的特点和性质2024/8/5112.SMMs的特点和性质2023/8/19112.SMMs的特点和性质2024/8/5122.SMMs的特点和性质2023/8/19123.SMMs的发展历史2024/8/5133.SMMs的发展历史2023/8/19133.SMMs的发展历史U=S2|D|S=83/2，D=0.004 cm-1 Mn19A.M.Ako,A.K.Powell,et al.,Angew.Chem.Int.Ed.,2006,45,4926-4929.2024/8/5143.SMMs的发展历史U=S2|D|S=83/2，3.SMMs的发展历史S=6,Ueff=18 KMn842024/8/5153.SMMs的发展历史S=6,Ueff=18 K3.SMMs的发展历史S=45D 0Fe42S.Kang,C.Duan and O.Sato,et al.,Nat.Commun.,2015,6,5955.2024/8/5163.SMMs的发展历史S=45Fe42S.Kan3.SMMs的发展历史MnIII6O2(Et-sao)6(O2CPh(Me)2)2(EtOH)6S=12,D=-0.43 cm-1,Ueff=86.4 K2024/8/5173.SMMs的发展历史MnIII6O2(Et-sao)63.SMMs的发展历史3d-4f2024/8/5183.SMMs的发展历史3d-4f2023/8/19183.SMMs的发展历史Ueff 1=11.0 cm-1,t1=7.7 x 10-4 s,Ueff 2=82.1 cm-1,t2=6.2 x 10-7 s2024/8/5193.SMMs的发展历史Ueff 1=11.0 cm-13.SMMs的发展历史Cr2Dy2Ueff(Cr2Dy2)=77 KUeff(Co2Dy2)=79 K2024/8/5203.SMMs的发展历史Cr2Dy2Ueff(Cr2D3.SMMs的发展历史Scientific Reports,2015,5,16621Ueff(13H2O)=422 KUeff(1)=600 K2024/8/5213.SMMs的发展历史Scientific Reports3.SMMs的发展历史2024/8/5223.SMMs的发展历史2023/8/19223.SMMs的发展历史Angew.Chem.Int.Ed.,2016,55,9375-93792024/8/5233.SMMs的发展历史Angew.Chem.Int.3.SMMs的发展历史Cu36Ln242024/8/5243.SMMs的发展历史Cu36Ln242023/8/13.SMMs的发展历史Ueff1=56 KUeff2=71 K2024/8/5253.SMMs的发展历史Ueff1=56 K2023/83.SMMs的发展历史2024/8/5263.SMMs的发展历史2023/8/19263.SMMs的发展历史2024/8/5273.SMMs的发展历史2023/8/19273.SMMs的发展历史Ueff1=150 K,Ueff2=198 K2024/8/5283.SMMs的发展历史Ueff1=150 K,Uef3.SMMs的发展历史Ueff=76 K2024/8/5293.SMMs的发展历史Ueff=76 K2023/8/3.SMMs的发展历史2024/8/5303.SMMs的发展历史2023/8/19303.SMMs的发展历史TB=14 KUeff=227 cm-1J.D.Rinehart,J.R.Long,et al.,Nat.Chem.2011,3,538-542.2024/8/5313.SMMs的发展历史TB=14 KUeff=223.SMMs的发展历史J.Am.Chem.Soc.,2012,134(45),pp 18546185492024/8/5323.SMMs的发展历史J.Am.Chem.Soc.,3.SMMs的发展历史2024/8/5333.SMMs的发展历史2023/8/19333.SMMs的发展历史2024/8/5343.SMMs的发展历史2023/8/19343.SMMs的发展历史Ueff=37.83 KUeff=39.35 KUeff=39.79 K2024/8/5353.SMMs的发展历史Ueff=37.83 KUeff3.SMMs的发展历史Ueff1=9.7 KUeff2=170 K2024/8/5363.SMMs的发展历史Ueff1=9.7 K2023/3.SMMs的发展历史Ueff1=19.7 KUeff2=173 K2024/8/5373.SMMs的发展历史Ueff1=19.7 K20233.SMMs的发展历史2024/8/5383.SMMs的发展历史2023/8/19383.SMMs的发展历史Ueff(Tb)=331 K2024/8/5393.SMMs的发展历史Ueff(Tb)=331 K23.SMMs的发展历史Pc2Tb-2024/8/5403.SMMs的发展历史Pc2Tb-2023/8/1943.SMMs的发展历史Ueff=55.2 K2024/8/5413.SMMs的发展历史Ueff=55.2 K2023/3.SMMs的发展历史2024/8/5423.SMMs的发展历史2023/8/19423.SMMs的发展历史Ueff(Er)=39 KUeff(Yb)=29 KAngew.Chem.Int.Ed.52,350-354NaLnDOTA(H2O)4H2O2024/8/5433.SMMs的发展历史Ueff(Er)=39 KAn3.SMMs的发展历史2024/8/5443.SMMs的发展历史2023/8/19443.SMMs的发展历史Ueff1=181 cm-12024/8/5453.SMMs的发展历史Ueff1=181 cm-1203.SMMs的发展历史Fe(C(SiMe3)3)22-Ueff=325 KJ.M.Zadrozny,J.R.Long,et al.,Nat.Chem.2013,5,577-5812024/8/5463.SMMs的发展历史Fe(C(SiMe3)3)22-3.SMMs的发展历史J.Am.Chem.Soc.,2014,136 12213122162024/8/5473.SMMs的发展历史J.Am.Chem.Soc.,3.SMMs的发展历史2024/8/5483.SMMs的发展历史2023/8/19483.SMMs的发展历史2024/8/5493.SMMs的发展历史2023/8/19493.SMMs的发展历史2024/8/5503.SMMs的发展历史2023/8/19503.SMMs的发展历史Ueff=1025 K2024/8/5513.SMMs的发展历史Ueff=1025 K2023/3.SMMs的发展历史2024/8/5523.SMMs的发展历史2023/8/19523.SMMs的发展历史Ueff=1815 K2024/8/5533.SMMs的发展历史Ueff=1815 K2023/4.SMMs未来的发展方向Ueff(Dy)2590 KChem.Commun.,2015,51,101-103 2024/8/5544.SMMs未来的发展方向Ueff(Dy)25904.SMMs未来的发展方向Ueff 29 K2024/8/5554.SMMs未来的发展方向Ueff 29 K2023/4.SMMs未来的发展方向Stronger exchange2024/8/5564.SMMs未来的发展方向Stronger exchang