CJC | Concise Report-西交大郑彦臻团队：胍基氢桥连双核镝基单分子磁体中观察到强的反铁磁交换耦合

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胍基氢桥连双核镝基单分子磁体中观察到强的反铁磁交换耦合

具有纳米尺度的单分子磁体因具有高密度信息存储、自旋电子器件和量子信息处理等潜在应用而受到关注。三价镝离子拥有大的基态磁矩和高的磁各向异性，能够在轴向配体场中实现大的晶体场劈裂和较长时间尺度的慢磁弛豫行为。近年来，西安交通大学郑彦臻团队在设计合成高性能镝基单分子磁体方面做出了系统性贡献（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 16071; Nat. Commun. 2018, 9, 3134; Chem. Eur. J. 2019, 25, 16219; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 9350; Chem, 2020, 6, 1777; Chem. Eur. J. 2021, 27, 2623; Chin. J. Chem. 2022, 40, 563; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202203285; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202206022; J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 27993.）。

然而，磁量子隧穿过程的存在导致零场下的磁矩损失，这对信息存储极为不利，而通过在体系中引入磁交换有望抑制这一过程，例如：可以通过有机自由基介导的非常强的直接交换实现铁磁基态，由于难以同时翻转两个自旋中心的磁矩，导致隧穿概率很低（Nat. Chem. 2011, 3, 538; Nat. Commun. 2017, 8, 16098.）；而抗磁性的桥可通过相对较弱的磁相互作用触发交换偏置效应来降低零场下的磁量子隧穿（Chem. - Eur. J. 2020, 26, 6773; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 13037; Chem. Sci. 2017, 8, 1288; iScience 2021, 24, 102760.）。对于后者，大多数双核Dy3+基单分子磁体具有氯桥、醇氧桥、酚氧桥等，且具有相对较长的分子内Dy3+…Dy3+距离。

最近，罗前程和余可馨等人成功分离出一种双氢桥连的双核Dy3+胍基配合物，[{(Me3Si)2NC(NiPr)2}2Dy(μ-H)]2（1Dy），并且氢桥的引入导致分子内Dy3+…Dy3+距离显著缩短至仅3.688(1) Å。为了研究如此短的分子内Dy3+…Dy3+距离对磁性的影响，我们还制备了其双溴桥连的同构物[{(Me3Si)2NC(NiPr)2}2Dy(μ-Br)]2（2Dy），其Dy3+…Dy3+距离长得多，为4.605(4) Å。然而，磁性测试结果表明2Dy却表现出更大的磁化翻转能垒和更高的磁阻塞温度。通过从头算计算发现，1Dy的较差性能归因于Dy3+离子之间的强反铁磁相互作用（Jtotal = -2.683 cm-1），以及Dy3+离子的基态磁轴不平行排列所产生的协同效应。

图1  1Dy和2Dy的单晶结构（上）和它们的虚部交流磁化率曲线（下）

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《中国化学（英文）》（Chinese Journal of Chemistry）创刊于1983年，半月刊，由中国化学会、上海有机化学研究所联合Wiley共同主办。期刊覆盖化学全领域，发表有机化学、无机化学、物理化学、高分子化学、分析化学、材料化学、能源、催化等各学科领域的原始性、创新性成果，期刊历史悠久、审稿流程严格。2022年度影响因子为5.4，JCI指数0.92，5年影响因子4.4，2022年度CiteScore为7.5，SNIP指标为 0. 859。其中科院分区为化学综合2区。期刊先后收录于DOAJ、ESCI、SCIE等数据库。

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