分子间作用力与其磁耦合性质的研究

摘要

分子基化合物的磁学性质研究是近三十年来材料科学领域的前沿学科之一，且主要研究重点集中于桥联自旋载体间的磁耦合性质与其结构的关联因素。而有关分子间的作用力因素对于整个分子化合物所显示的宏观磁学性质的影响却少有问津。因此，有关该领域的研究文献十分有限。但从目前已发表的有限的文献可知，分子间的作用力乃是决定整个分子化合物宏观磁学性质的重要因素之一。本论文试图对分子间作用力与其相关联的磁耦合性质方面的影响因素进行一些粗浅的探索。基于此，本论文合成了三个文献未报道的新型配合物，即，以2-吡唑-1，10-邻菲啰啉为配体一个双核 Cu(II)配位化合物[Cu2(?2-Br)2(PP)2(OClO3)2](1)、一个单核Cu(II)配合物[Cu(PP)(ONO2)2)](2)和以2-羟基-1，10-邻菲啰啉为配体的一个单核 Cu(II)配位化合物[Cu(PhenOH)Cl(OH)](3)，并对所合成的这三个新型配合物进行了红外光谱表征，使用X-射线单晶衍射仪测定了其晶体结构。对配合物(2)、(3)进行了变温磁化率的测定，且对实验数据进行了拟合处理，获得了有关配合物间磁耦合性质的实验数据；同时对该三配合物进行了理论计算，探索了分子间作用力所导致的各种磁耦合通道与其相互的磁耦合品质和磁耦合强度间的相关联因素。本论文还对文献已报道的四个配合物的分子间作用力与其磁耦合性质间的相关联因素使用量化计算方法进行了探讨，获得了十分有意义的结果。这四个配合物为:以2-(3，5-二甲基吡唑)-1，10-邻菲啰啉为配体的一维链式 Mn(II)配合物[Mn(L1)(NCS)2](4)；含有2，9-二(2-甲氧基吡啶)-1，10-邻菲啰啉为配体的单核Cu(II)配合物[Cu(L2)Br]ClO4(5)；含有2-(N，N-二乙醇基)-1，10-邻菲啰啉的为配体的单核 Cu(II)配合物[Cu(L3)(OSO3)(H2O)]H2O(6)，含有2-(3，5-二甲基吡唑)-1，10-邻菲啰啉和3，5-二甲基吡唑为配体的单核 Cu(II)配合物[Cu(L1)(L4)Br](ClO4)(H2O)(7)。
　　本论文所获得的分子间力所导致的磁耦合信息主要有:
　　1.分子间力的确可导致自旋载体间的磁相互作用。
　　2.所研究的体系中的Mn(II)离子和Cu(II)离子3d轨道上的成单电子均发生了向其配位原子轨道的自旋离域。
　　3.所研究的体系中均存在自旋极化和自旋离域现象。
　　4.McConnell I自旋极化机理并不能解释所有分子间力所导致的磁耦合体系中的磁耦合品质。
　　本论文的研究成果对于了解分子间力所导致的磁耦合机理，即对于设计合成新型分子基铁磁材料，特别是基于分子间力而合成新型磁学性质配合物方面具有十分重要的理论与实验指导意义。

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第一章 以 2-吡唑-1,10-邻菲啰啉为配体的配位化合物的合成表征及磁学性质研究

第 一 节 具 有 ??? 重 叠 结 构 的 双 核 Cu(II) 配 合 物[Cu2(?2-Br)2(PP)2(OClO3)2] (1) 的合成，表征及磁耦合机理研究

第二节 具有???重叠结构的一个单核Cu(II)配合物[Cu(PP)(ONO2)2)] (2)的合成，表征和磁性研究

第二章 以2-羟基-1,10-邻菲啰啉为配体的单核Cu(II)配位化合物的合成表征及磁性研究

第三章 四个以1，10-邻菲啰啉衍生物为配体的配合物的磁耦合机理研究

第一节 具有???重叠结构的一维链式 Mn(II)配合物[Mn(L1)(NCS)2] (4) 的磁耦合机理研究

第二节 具有???重叠结构的单核Cu(II)配合物[Cu(L2)Br]ClO4(5)的磁耦合机理研究

第三节 具有???重叠和氢键结构的单核Cu(II)配合物[Cu(L3)(OSO3)(H2O)]H2O (6) 的磁耦合机理研究

第四节 具有?-?重叠和非经典氢键结构的单核Cu(II)配合物[Cu(L1)(L4)Br](ClO4)(H2O) (7)的磁耦合机理研究

参考文献

附录(配合物的红外光谱)

作者在硕士期间发表的学术论文

致谢