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江西理工大学胡兆波课题组、彭燕课题组和南京大学宋友课题组合作,以溴化锰和氯化氯代胆碱为原料,水热法合成了一例室温附近发生可逆结构相变的有机-无机杂化材料。该材料在室温附近具有磁-光-介电三重协同响应,首次在分子基材料中发现多种物理性质同时在结构相变处协同变化的现象。
近年来,具有可调控特性的多功能分子材料引起了越来越多的关注。这类化合物往往具有丰富的物理性质,如荧光、磁性等。在众多的多功能材料中,具有磁-光或磁-电耦合的多功能分子材料由于其在光电器件中的应用而一直处于材料科学研究的前沿。然而,如何在单个材料中同时实现磁-光和磁-电耦合,尤其是在室温附近实现多种可调控的功能仍然是一个巨大挑战。 有机-无机杂化相变(Organic-inorganic hybrid phase transition)材料,简称OIHPT材料,作为多功能材料的重要组成部分,结合了有机部分和无机部分的优点,因此比传统的无机和有机材料具有更大的优势。有机部分的结构柔性和动态行为,使得OIHPT材料可以发生结构相变,而无机部分则保证了结构的稳定性。众所周知,相变的发生往往伴随着材料物理性质的改变,如磁性、荧光、介电等。因此,通过选择合适的金属和有机胺阳离子有助于我们获得具有磁-光-介电耦合的多功能分子材料。 锰离子(MnII)由于其d轨道电子的高自旋构型,多见于与磁性相关的材料中。然而,在紫外光的照射下,它还能表现出荧光特性。MnII离子的d-d禁阻跃迁发光性能可以将其磁性和光学性质相关联,而化合物的结构相变可能会诱导大部分物理性质在相变附近发生大的改变。因此,基于MnII离子来构建有机-无机杂化材料会使我们很容易获得具有磁-光-介电等多种物理性质协同的功能分子材料。 基于上述考虑,将溴化锰与氯化氯代胆碱通过简单的水热合成法获得了OIHPT材料(C5NH13Cl)2MnBr4。该材料在室温附近(321 K)表现出磁-荧光-介电的协同响应现象。更深入的研究发现材料的这些可变的物理现象来源于材料的结构相变。这一研究为基于相变探索多功能材料提供了一个全新的案例,将有助于我们更好地理解结构与性能的相关性,从而提高材料的预期性能。 论文信息 Near-Room-Temperature Synergetic Response of Magnetism, Dielectricity and Luminescence Based on (C5NH13Cl)2MnBr4 Hai-Quan Yao, Long-He Li, Prof. Dr. Shi-Yong Zhang, Dr. Yan Peng, Dr. Sui-Jun Liu, Prof. Dr. He-Rui Wen, Dr. Jinlei Zhang, Prof. Dr. Heng-Yun Ye, Prof. Dr. You Song, Dr. Zhao-Bo Hu Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202300598
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