近日，西安交通大學研究成果《高性能單分子磁體為節點的二維金屬有機框架顯示磁矯頑場的光調控》發表在國際權威期刊《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。
在大數據時代背景下，信息存儲技術面臨前所未有的挑戰與機遇。單分子磁體作為未來高密度信息存儲的候選材料，近年來在提升磁各向異性能壘和阻塞溫度方面取得重要突破。然而，其實際應用仍面臨兩個關鍵科學難題：即在保持單分子磁體優異磁性能的前提下實現分子尺度上的精確組裝與排列，建立有效的調控機制來實現分子自旋態的精準操控。突破這些瓶頸將加速單分子磁體從實驗室走向實際應用的進程。
高性能單分子磁體為節點的二維金屬有機框架顯示磁矯頑場的光調控。西安交通大學供圖
針對上述問題，西安交通大學化學學院副教授韓甜（丁書江教授團隊）聯合南開大學教授程鵬，通過分子工程策略，采用光敏配體橋聯與軸向強場配體協同調控，實現了高性能五角雙錐構型Dy(III)單分子磁體在二維金屬有機框架中的精準組裝，并構建了Dy(III)離子易磁化軸的空間垂直有序陣列。該材料展現出卓越的磁學性能：磁翻轉能壘超過1000K，2K時矯頑場達4500Oe，創下了單分子磁體-金屬有機框架體系的新記錄。
更為重要的是，該材料在室溫條件下可通過紫外光誘導的電子轉移過程產生穩定自由基，不僅表現出顯著的光致變色現象，更實現了對磁弛豫動力學的有效調控，構建了光控磁雙穩態開關系統。這項研究為開發具有分子級有序陣列的光響應磁性材料提供了新思路，對分子基光磁存儲器件的創新發展具有重要意義。
西安交通大學化學學院為第一單位，西安交通大學化學學院博士研究生王曉琴為本文第一作者，西安交通大學化學學院副教授韓甜以及南開大學教授程鵬為本文通訊作者。該工作的DFT計算由西北大學現代物理研究所博士王之墨和教授謝長建完成。
相關論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.5c03704
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