近年来，对分子水平的电子器件材料的研究越来越受到人们的关注。而具有磁性双稳态的化合物是实现分子集合体作为新的光开关、热开关以及信息存储元件的理想分子体系，因而设计合成新的磁双稳态材料成为配位化学、材料科学和物理等领域的研究热点之一。
分子磁性双稳态是指分子存在两种不同的稳定态，在外界条件（如热、光、压力等）的微扰下导致两种状态的互变，并在一定的区间共存，从而产生磁滞现象，具有分子开关和信息存储的功能。自旋交叉（SCO）可以在外界光热等物理刺激下发生价态和自旋态的可逆转变，表现出自旋双稳态特性，有望应用于高密度信息存储、自旋电子器件、分子开关和传感材料。因此，双稳态磁性材料不仅在基础研究方面具有重要的意义，而且在分子材料领域也具有广阔的应用前景。然而，到目前为止，对分子磁性稳态的可逆调控仍然是一项巨大的挑战。大连理工大学精细化工国家重点实验室刘涛教授课题组多年来从事分子磁性稳态可逆调控研究，并取得了诸多的研究成果：（1）利用激光诱导的双向自旋转变或电荷转移，发展了快速可逆操纵电子迁移与排布的策略，为磁性调控提供了光应答功能基元；（2）利用激光调控自旋态高低与磁耦合作用强弱，实现了作为信息载体的磁性双稳态的产生与消失的快速可逆控制，为单分子层次上信息的写入和擦除提供了方法；（3）利用激光诱导电子重排操纵自旋、电荷分布与能量转移，实现了磁、电、光多功能耦合与协同调控，为利用光、电信号跟踪磁性状态提供了平台。研究成果多次发表在Nature Communications、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Chem. Sci.等国际著名期刊，形成了富有特色的“分子磁性稳态可逆调控与多功能耦合”研究方向。
近日，刘涛教授课题组在该领域取得重要进展，报道了一种新型具有磁性双稳态的[FeII–NC–WV]基配位聚合物。该材料由刚性双（咪唑基）-苯配体和氰化物桥联的[FeII–WV]配位链组成，不仅显示出多种磁态，而且可以通过光诱导对其自旋态进行可逆切换，有望用于分子开关器件和信息存储设备。研究成果以“Switching the magnetic hysteresis of an [FeII–NC–WV]-based coordination polymer by photoinduced reversible spin crossover”为题，发表在国际顶级期刊《Nat. Chem.》上。
研究亮点：
1.研究发现，通过在808 nm和473 nm的光辐照之间交替进行可逆的光诱导激发自旋态俘获（LIESST）相互转换，可以实现自旋交叉FeII离子的顺磁高旋态和反磁低旋态的可逆切换。
2. 在808 nm的光辐照下，在1.8 K下，光生顺磁性高自旋FeII中心和WV中心之间的磁性相互作用导致长片段表现出单链磁体行为，并表现出宽的磁滞和19 kOe的大矫顽场。
3. 而在473nm的光辐照下，孤立的FeII-WV碎片则表现得像单分子磁体：在3.3 K时，高自旋态仍表现出较窄的磁滞，而低自旋态则没有。
作者简介
刘涛，大连理工大学教授，博士生导师，精细化工国家重点实验室副主任，。2013年获得国家自然科学基金委优秀青年基金，入选教育部新世纪优秀人才支持计划；2015年获得中国化学会青年化学奖，入选首批教育部青年长江学者；2018年入选国家“万人计划”青年拔尖人才。
刘涛教授立足分子磁性学科前沿，在国际上率先通过多功能耦合实现了利用荧光、介电、形变等功能信号读取磁性状态的方法，将目前磁性材料的存储密度和存取速度大大提高。近年来，他的研究取得了创新性成果，在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.等国际一流期刊发表SCI论文70余篇。
原文刊载于【高分子科学前沿】公众号
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