本发明属于磁性材料,涉及一种单离子磁体材料,具体为高配位镝单离子磁体及其制备方法和应用。
背景技术:
1、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而器件尺寸不断地减小。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。单离子磁体(sim)是分子基磁性材料研究的重要领域。而且在高密度信息存储、量子计算机和分子自旋学领域有着巨大的应用潜能。
2、稀土离子的单电子数多,具有更强的自旋-轨道耦合,是设计单离子磁体的理想选择。dy(iii)由于其具有kramer电子层结构(f层具有奇数电子),所以镝基单离子磁体的基态是双稳态,且受配位场的影响较小。因此,镝基单离子磁体吸引了众多研究者的关注,已成为性能最佳的单离子磁体体系,其有效能垒和阻塞温度可高达1540cm-1和80k。然而,这些的单离子磁体往往是低配位构型,因此在常温和空气中不稳定,容易分解或风化。而高配位构型的配合物则具有良好的空气稳定性。
技术实现思路
1、解决的技术问题:为了克服现有技术的不足,获得一种稳定的、单分子磁体性质优良的的镝配合物,且提供一种合成条件温和可控、重复性好的合成方法,本发明提供了高配位镝单离子磁体及其制备方法和应用。
2、技术方案:高配位镝单离子磁体,所述单离子磁体的结构简式为:[dy(h3l)(c9h6no)](bph4)2,其中h3l的化学结构式为:
3、
4、c9h6no的结构式为:
5、
6、优选的,所述单离子磁体的化学结构式为:
7、
8、优选的,所述单离子磁体的结构单位为:晶体属于单斜晶系,c2/c空间群,晶胞参数为α=90°,β=95.751(7)°,γ=90°。
9、优选的,所述dy(iii)与一个h3l配体的七个氮原子和一个8-羟基喹啉负离子的一个氮原子和一个氧原子进行配位,形成了九配位的扭曲的单冠四方反棱柱构型。
10、优选的,所述镝单离子磁体为黄色块状晶体,分别在零场和外加磁场作用下即可表现出典型的慢弛豫行为,具有单分子磁体特征。
11、以上任一所述高配位镝单离子磁体的制备方法,所述方法包括以下步骤:
12、将三(2-氨基乙基)胺与4-咪唑甲醛溶于超干甲醇中,加热回流1h后得淡黄色澄清溶液;将含有氯化镝的甲醇溶液加入到黄色溶液,搅拌6h,溶液颜色加深,向其加入含有8-羟基喹啉的甲醇溶液,继续搅拌1h后,再加入含有四苯硼钠的甲醇溶液,立即产生大量沉淀,过滤,将沉淀用乙腈溶解,放置挥发,长出黄色块状晶体,即为镝单离子磁体。其中所述氯化镝与三(2-氨基乙基)胺和4-咪唑甲醛的摩尔比为1:3~3.5:1~1.5,每1mmol的氯化镝对应于25~35ml甲醇,每1mmol的氯化镝对应于1~2mmol的8-羟基喹啉,每1mmol的氯化镝对应于2~4mmol的四苯硼钠,每1mmol的氯化镝对应于10~15ml乙腈。
13、优选的,加热回流的温度为70℃。
14、优选的,所述放置挥发时间3~4天。
15、以上任一所述高配位镝单离子磁体在制备分子基磁性材料中的应用。
16、有益效果:(1)本发明所述镝单离子磁体在零场下就能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)所述镝单离子磁体在空气中不风化,稳定性好;(3)所述方法工艺安全简单,可控性高,重现性好。
1.高配位镝单离子磁体,其特征在于,所述单离子磁体的结构简式为:
2.根据权利要求1所述的高配位镝单离子磁体,其特征在于,所述单离子磁体的化学结构式为:
3.根据权利要求1所述的高配位镝单离子磁体,其特征在于,所述单离子磁体的结构单位为:晶体属于单斜晶系,c2/c空间群,晶胞参数为α=90°,β=95.751(7)°,γ=90°。
4.根据权利要求1所述的高配位镝单离子磁体,其特征在于,所述dy(iii)与一个h3l配体的七个氮原子和一个8-羟基喹啉负离子的一个氮原子和一个氧原子进行配位,形成九配位的扭曲的单冠四方反棱柱构型。
5.根据权利要求1所述的高配位镝单离子磁体,其特征在于,所述镝单离子磁体为黄色块状晶体,分别在零场和外加磁场作用下即可表现出典型的慢弛豫行为,具有单分子磁体特征。
6.权利要求1-5任一所述的高配位镝单离子磁体的合成方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:将三(2-氨基乙基)胺与4-咪唑甲醛溶于超干甲醇中,加热回流1h后得淡黄色澄清溶液;将含有氯化镝的甲醇溶液加入到黄色溶液,搅拌6h,溶液颜色加深,向其加入含有8-羟基喹啉的甲醇溶液,继续搅拌1h后,再加入含有四苯硼钠的甲醇溶液,立即产生大量沉淀,过滤,将沉淀用乙腈溶解,放置挥发,长出黄色块状晶体,即为镝单离子磁体。
7.根据权利要求6所述的高配位镝单离子磁体的合成方法,其特征在于,加热回流的温度为70℃。
8.根据权利要求6所述的高配位镝单离子磁体的合成方法,其特征在于,所述放置挥发时间3~4天。
9.权利要求1-5任一所述的高配位镝单离子磁体在制备分子基磁性材料中的应用。
