钴(III)单离子磁体

如果一个分子可以被用来编码二进制信息，那么相对于传统磁体，数据存储密度可以得到极大的提高。1993年，首例单分子磁体(SMMs)Mn₁₂Ac的报道，开创了分子基磁体的研究领域。单分子磁体不仅在超高密度存储材料方面具有广阔的应用前景，在自旋电子器件以及量子计算方面也有巨大的应用潜能，因此成为化学和物理等多个领域的研究热点。

SMMs可以用作数据存储的最小组成部分的决定因素之一是磁化反转能垒(Ueff)的大小。这个物理量取决于这个化合物磁各向异性的大小和它的自旋基态的大小。近年来，通过调控适当的配体场将单个中心金属离子产生的各向异性最大化，以此作为实现更高能垒的方法越来越受到关注。在汉斯出版社《纳米技术》期刊中，有学者系统总结了近年来报道的不同配位数(2~8)的钴配合物，并针对其在不同配位环境中表现出的磁各向异性以及慢磁弛豫行为等进行了阐述。

3d-SIMs作为新兴的研究领域，在近十年里取得了一系列令人瞩目的成果。越来越多具有新颖结构的3d-SIMs被报道，尤其以Co(II)-SIMs表现最为突出，其中很多具有相当高的弛豫能垒和阻塞温度，甚至可媲美一些稀土单离子磁体。此外，通过改变配位环境还可以实现对磁各向异性与单分子磁体行为的调控。

但是，随着研究的广泛和深入，也出现了很多新的问题和挑战。首先，Co(II)-SIMs的有效能垒还是较低，阻塞温度远远低于液氮温度，很难应用于实际。在化学合成层面上，可以从对称性出发，有效地利用具有强的磁各向异性的单个离子进行组装而构筑具有大的磁各向异性的单分子磁体。其次，对于Co(II)-SIMs磁各向异性和弛豫机理的分析缺乏足够的理解，不过随着远红外光谱、高场高频电子顺磁共振及单晶转角磁性测试等表征手段的完善，对其中结构、磁性及磁构关系都会有更加深入的研究，这对于获得具有更加优异的功能和性质的分子磁性材料至关重要。

文章链接：https://doi.org/10.12677/NAT.2021.113017