一种光/热双模可切换单分子磁体材料的制备方法

：本发明属于磁性材料，具体涉及一种光/热双模可切换单分子磁体材料的制备方法。

背景技术

0、
背景技术：

1、在分子基磁性材料领域，单分子磁体(smms)因其独特的磁学性质，如显著的磁滞效应、量子隧穿效应以及高自旋态稳定性，被认为是未来信息存储、量子计算和自旋电子学等领域的潜在关键材料。然而，传统单分子磁体的磁性调控大多依赖于外部磁场或温度等宏观手段，其响应速度和可逆性难以满足实际应用的需求。因此，开发新型、高效且可逆的磁性调控方法成为当前分子基磁性材料研究的重要方向。

2、近年来，光控与热控磁性材料因其能够实现远程、非接触式的磁性调控而备受关注。这类材料通过引入光敏或热敏基团，在光照或温度变化下发生分子结构或电子排布的变化，进而实现磁性的可逆调控。然而，大多数现有的光控或热控磁性材料在磁性调控过程中往往伴随着晶体结构的破坏或相变，导致材料性能的不稳定或丧失。

3、单分子磁体(smms)作为分子纳米磁体的重要分支，因其独特的磁学性质和潜在的应用价值，如高密度信息存储、复杂逻辑门以及先进设备架构等，引起了科学界的广泛关注。然而，实现smms的可逆调控仍然是一个极具挑战性的课题。

技术实现思路

0、
技术实现要素：

1、本发明的目的是解决现有技术存在的无法实现光致环加成和光生自由基的双光活性响应对单分子磁体性能调控的问题，提供一种光/热双模可切换单分子磁体材料的制备方法，以9-蒽甲酸作为有机配体，实现了从零维到一维、单晶到单晶(sc-sc)的结构转变，并通过光诱导的环加成和电子转移双重调控机制，成功实现了smms行为的可逆开/关切换。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种光/热双模可切换单分子磁体材料的制备方法，通过环加成和电子转移实现光/热切换开/关的单分子磁体材料，具体步骤如下：

3、(1)将镝盐(0.035-0.040g)、有机酸(0.025-0.03g)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)(1ml)和去离子水(5ml)加入到反应玻璃瓶中；

4、(2)将步骤(1)得到的混合物在室温下超声20-30分钟，混合均匀后进行溶剂热反应，加热至90℃反应12-14h，取出，自然冷却至室温，过滤、清洗、干燥后，得到黄色块状晶体，即为光/热双模可切换单分子磁体材料。

5、本发明所用的镝盐为六水合氯化镝，有机酸为9-蒽甲酸，反应玻璃瓶的容积为20ml。

6、本发明还提供利用上述方法制备得到的光/热双模可切换单分子磁体材料，该材料分子式为c126h88dy2n2o18，为黄色块状晶体。

7、本发明所述光/热双模可切换单分子磁体材料具有光控与热控的双重磁性开关功能，光照使材料产生磁体行为，加热使磁体行为消失。

8、本发明所述光照的参数为：在室温氙灯(320-780nm,300w)下照射120-150min。

9、本发明所述加热的参数为：120℃加热48-50h。

10、本发明制备的光/热双模可切换单分子磁体材料化学式为[dy2(dmf)2(hac)2(ac)6]，该磁体材料具有光/热可逆切换的磁体行为，具体为：该磁体材料在氙灯(320-780nm,300w)照射后，发生了分子和电子结构的双重结构变化，在堆积作用和氢键相互作用下，光照后样品通过配体内部金属离子辅助的电子转移过程产生蒽甲酸自由基，由于9-蒽甲酸独特的π共轭结构，在蒽环间π-π堆积作用下发生[4+4]环加成反应，实现单晶到单晶(sc-sc)的转变，形成一维链状配合物，并且表现出室温自由基诱导的光致变色和荧光猝灭现象；同时，通过光致环加成和光生自由基的协同调控，在结构转变后表现出显著的单分子磁体行为；对光照后样品进行加热，样品结构恢复到原始状态，即，加热使得光照引起的环加成进行开环恢复到原始单体结构。本发明单分子磁体材料能够通过光照和加热实现磁体的可逆调控。

11、本发明通过环加成反应实现了磁体材料从0维到1维的sc-sc结构转变，在不破坏晶体结构的前提下，将孤立的分子单元连接成一维链状结构，从而改变分子间的相互作用和磁性行为。同时，结合电子转移机制，能够进一步调控磁性中心的电子排布和自旋耦合状态，实现磁性的精细调控。

12、本发明与现有技术相比，以9-蒽甲酸作为配体，通过自组装技术制备了光/热双模可切换单分子磁体材料，利用9-蒽甲酸配体的双光活性特性，通过光诱导的环加成和电子转移双重调控机制，在保持单晶完整性的前提下，实现了单分子磁体从0维到1维的结构转变，并赋予了其光控与热控的双重磁性开关功能，为分子基磁性材料的智能调控与高性能应用开辟了新途径，为设计具有复杂光响应行为的功能分子提供了新思路；该制备方法工艺简单、高效，且得到的物质具有强稳定性，易于规模化生产，市场前景广阔。

技术特征：

1.一种光/热双模可切换单分子磁体材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的光/热双模可切换单分子磁体材料的制备方法，其特征在于，镝盐为六水合三氯化镝；有机酸为9-蒽甲酸。

3.根据权利要求1所述的光/热双模可切换单分子磁体材料的制备方法，其特征在于，所述镝盐、蒽甲酸、二甲基甲酰胺和去离子水的质量体积比为(0.035-0.040)g:(0.025-0.03)g:1ml:5ml。

4.根据权利要求1所述的光/热双模可切换单分子磁体材料的制备方法，其特征在于，所述混合的方法为超声，超声时间为20-30min。

5.根据权利要求1所述的光/热双模可切换单分子磁体材料的制备方法，其特征在于，溶剂热反应的温度为90℃，时间为12-14小时。

6.如权利要求1-5任一所述制备方法制备得到的光/热双模可切换单分子磁体材料，其特征在于，所述材料的分子式为c126h88dy2n2o18，为黄色块状晶体。

7.根据权利要求6所述的光/热双模可切换单分子磁体材料，其特征在于，所述材料具有光控与热控的双重磁性开关功能，光照使材料产生磁体行为，加热使磁体行为消失。

8.根据权利要求6所述的光/热双模可切换单分子磁体材料，其特征在于，所述光照的参数为：在室温氙灯下照射120-150min。

9.根据权利要求6所述的光/热双模可切换单分子磁体材料，其特征在于，所述加热的参数为：120℃加热48-50h。

技术总结
本发明属于磁性材料技术领域，具体涉及一种光/热双模可切换单分子磁体材料的制备方法，将六水合三氯化镝、9‑蒽甲酸、N,N‑二甲基甲酰胺和去离子水混合均匀，将混合物置于20mL玻璃瓶中，经水热反应后，自然冷却至室温，过滤、洗涤得到单分子磁体材料；利用9‑蒽甲酸配体的双光活性特性，通过光诱导的环加成和电子转移双重调控机制，在保持单晶完整性的前提下，实现了单分子磁体从0维到1维的结构转变，并赋予了其光控与热控的双重磁性开关功能，为分子基磁性材料的智能调控与高性能应用开辟了新途径；该制备方法工艺简单、高效，且得到的物质具有强稳定性，易于规模化生产，市场前景广阔。

技术研发人员：胡继祥,颜士琨,王雨涵,迟雅宁,王国明
受保护的技术使用者：青岛大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17