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1、氮氧自由基類有機鐵磁體的合成進展Vo1.34No.8?8?化工新型材料NEWCHEMICALMATERIALS第34卷第8期2006年8月氮氧自由基類有機鐵磁體的合成進展張斌張軍良郭燕文葉彥春(北京理工大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系,北京100081)摘要采用分類綜述的方法對氮氧自由基類有機鐵磁體的合成現(xiàn)狀進行了闡述.關(guān)鍵詞氮氧自由基,有機鐵磁體,合成ThesynthesisoforganicferromagnetswhichcontainedfreeradicalofnitroxideZhangBinZhangJunliangGuoYanwenYeYanchun(ChemistryDepartme
2、nt,ScienceSchool,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081)AbstractThepaperexpoundedhowtOsynthesizinganorganicferromagnetwhichcontainedfreeradicalofnitroxiderecentdecades.Keywordsfreeradicalofnitroxide,organicferromagnet,synthesis1有機鐵磁體簡介有機鐵磁體是不同于傳統(tǒng)鐵磁性材料的一類新材料.傳統(tǒng)的鐵磁性材料是由Fe,Co,Ni等元素組成的無機材料,而有機鐵磁
3、體則是以C,H,O,N等有機元素為主組成的有機材料,不含或含有很少金屬元素.由于人們對有機鐵磁體的研究比較晚,所以一直以來,鐵磁材料只是無機鐵磁性材料的代名詞.近十幾年來,人們才開始研究有機鐵磁體.然而,有機鐵磁體一出現(xiàn)就引起了科學(xué)界的極大興趣.究其原因,主要是有機鐵磁體具有多種優(yōu)點和十分廣闊的應(yīng)用前景.根據(jù)有機鐵磁體分子中是否含有穩(wěn)定的氮氧自由基,可以分為氮氧自由基類有機鐵磁體和非氮氧自由基類有機鐵磁體.其中,氮氧自由基類有機鐵磁體是本文討論的重點.再根據(jù)分子中是否含有金屬元素,氮氧自由基類有機鐵磁體又可以分為純氮氧自由基類有機鐵磁體和含有金屬元素的氮氧自由基一金屬復(fù)合物有機鐵磁體.
4、其中純氮氧自由基類有機鐵磁體又是本文討論的重點.純氮氧自由基類有機鐵磁體的典型代表是1991年日本學(xué)者Kinoshita等[1]成功合成出的作者簡介:張斌(1981一),男,在讀碩士.p-NPNN(化合物1).0lN《由于自由基上未配對電子的鐵磁耦合,使其成為一維的有機鐵磁材料.該晶體的C相能夠用自旋S一1/z的Heisenberg模型很好的描述.由于自由基的鏈間耦合作用,該晶體的C相在溫度T一0.65K時發(fā)生鐵磁轉(zhuǎn)變.若用各種不同的基團來取代p-NPNN,將會得到與P—NPNN結(jié)構(gòu)類似的衍生物.TakahashiM及TamuraM等制備了這一類的衍生物,并對其鐵磁性進行了測量.第1個
5、氮氧自由基一金屬復(fù)合物有機鐵磁體是1988年由Caneschi_2合成出來的[-Mn(hafc)2一NI—TR].居里溫度Tc一8.6K.經(jīng)過近20年的發(fā)展,氮氧自由基一金屬復(fù)合物有機鐵磁體已經(jīng)成為研究最多的有機鐵磁體.所謂非氮氧自由基類有機鐵磁體只是一個統(tǒng)稱,用以區(qū)別我們重點討論的氮氧自由基類有機鐵第8期張斌等:氮氧自由基類有機鐵磁體的合成進展磁體.所有不含氮氧自由基的有機鐵磁體都可以歸類其中.例如,2004年,武漢大學(xué)的TangHongding等_3]合成的二茂鐵基硅烷聚合物(2a,2b,2c),則是一種自由基一金屬復(fù)合物鐵磁體.合成目標(biāo)分子后,進一步用Iz和TCNE(四氰乙烯)成
6、鹽.發(fā)現(xiàn)成鹽之后,2b和2c兩者都具有一定的順磁特性.后者成鹽后的聚合物Tc=20K.3種聚合物分子的合成路線如下:'—CHsS—i(H)C12,I.RDCDCP¨Q一(2a)h)(2()非氮氧自由基類有機鐵磁體不是本文討論的重點,下面我們將重點討論氮氧自由基類有機鐵磁體.2氦氧自由基類有機鐵磁體的合成與發(fā)展一般來說,設(shè)計合成有機鐵磁體的思路主要有以下2種:(1)有機方法:引入的順磁中心為有機自由基.(2)金屬一自由基方法:引入的順磁中心為有機自由基和順磁金屬離子.2.1純氮氧自由基類有機鐵磁體合成思路及發(fā)展純氮氧自由基類有機鐵磁體中不含任何金屬離子,引入的順磁中心為純氮氧自由基.由于
7、它們具有有機材料的特殊力學(xué)性能和優(yōu)良的電磁學(xué)特性,因此是具有更廣應(yīng)用前景的一類鐵磁性材料.氮氧自由基的典型代表主要有TEMPO和NN兩大類,結(jié)構(gòu)式如下.根據(jù)R基團的不同,它們又有許多不同的衍生物.1991年,日本學(xué)者Kinoshita等_】]成功地合成出了p-NPNN,正如前文所言,它是純氮氧自由基類有機鐵磁體的典型代表,這也是世界上第一個合成出來的純氮氧自由基類有機鐵磁體,以后又有許多學(xué)者合成了它的類似物.R一.R7TEMP0NN1993年,
