區(qū)別于傳統(tǒng)磁體的長程磁有序行為，單分子磁體（Single-molecule magnet, SMM）是在分子水平上設(shè)計開發(fā)的一類具有磁雙穩(wěn)態(tài)的磁性分子。因其單個分子在一定溫度（TB）下就能表現(xiàn)出類似傳統(tǒng)磁體的磁學(xué)行為，從而架起了微觀自旋與宏觀磁體的橋梁，已成為化學(xué)、物理和材料等多學(xué)科的交叉研究熱點。另外，目前磁性材料依然是最重要的信息存儲介質(zhì)，但由于量子尺寸效應(yīng)，現(xiàn)存的磁存儲設(shè)備已接近存儲密度極限，而分子尺度的單分子磁體在高密度信息存儲中有著誘人的應(yīng)用前景。當(dāng)前，此類材料的磁體性質(zhì)只有在低溫下表現(xiàn)出來（TB低），嚴(yán)重制約了其向應(yīng)用發(fā)展。
鑒于重稀土化合物具有極大的磁矩和磁各向異性，稀土單分子磁體被認(rèn)為是最有希望實現(xiàn)磁體性能突破的關(guān)鍵分子磁性材料。其中，強(qiáng)耦合多核稀土單分子磁體表現(xiàn)出優(yōu)秀的磁學(xué)性能，已發(fā)展為一個前沿研究熱點?？紤]到稀土離子內(nèi)4f軌道受到外電子層屏蔽，要實現(xiàn)稀土離子之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)性具有極大的挑戰(zhàn)性。目前較為成功的策略是通過自由基或重主族離子橋聯(lián)稀土中心，或是直接實現(xiàn)稀土離子之間的金屬-金屬成鍵。但是，此類體系多集中于雙金屬中心的稀土單分子磁體，而更多稀土金屬中心的強(qiáng)磁耦合體系則非常罕見。
近日，陜西師范大學(xué)張鵬副教授及合作者，在自由基橋聯(lián)稀土單分子磁體體系中引入過渡金屬離子，通過過渡金屬離子對自由基橋聯(lián)配體的預(yù)組裝作用，實現(xiàn)了對四個稀土金屬中心進(jìn)行強(qiáng)磁耦聯(lián)的目的，這是目前含最多金屬中心的強(qiáng)磁耦合稀土單分子磁體（1-Ln）。
同時，由于過渡金屬離子及多個自由基配體的引入，此體系呈現(xiàn)了良好的氧化還原活性，進(jìn)一步通過化學(xué)還原方法對1-Ln的單電子還原產(chǎn)物（2-Ln）進(jìn)行了分離提純，單晶X射線衍射揭示了其具有類似1-Ln的分子結(jié)構(gòu)，而光譜及磁學(xué)表征表明在2-Ln中兩個橋聯(lián)配體具有不同化合價，而這種混合價配體致使2-Ln具有更好的磁體性質(zhì)。 最終，盡管此類稀土單分子磁體的磁學(xué)性能有待提高，但該工作為強(qiáng)磁耦合稀土簇單分子磁體的設(shè)計提供了一種獨到的構(gòu)筑策略。 論文信息 Radical-Bridged Heterometallic Single-Molecule Magnets Incorporating Four Lanthanoceniums Dr. Peng Zhang, Qian-Cheng Luo, Dr. Zhenhua Zhu, Wanrong He, Nan Song, Junting Lv, Xuning Wang, Prof. Quan-Guo Zhai, Prof. Yan-Zhen Zheng, Prof. Jinkui Tang 文章的第一作者是陜西師范大學(xué)的張鵬副教授。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202218540
