《基金标书下载－基于不对称TTF衍生物的电磁双功能复合材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基金标书下载－基于不对称TTF衍生物的电磁双功能复合材料（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、申申 请请 资资 助助 项项 目目 情情 况况中中 文文基于不基于不对对称称 TTF 衍生物的衍生物的电电磁双功能复合材料磁双功能复合材料名名称称英英 文文Conducting and magnetic bifunction-combined material constructed from the unsymmetric TTF derivatives研究类别研究类别 基础研究基础研究 应用研究应用研究 技术开发技术开发 国家重点项目国家重点项目 省市或部门重大项目省市或部门重大项目 自选项目自选项目 863 高技术研究项目高技术研究项目 国家自然科学基金项目国家自然科学基金项目 项目来源
2、项目来源其他项目其他项目 研究经费研究经费来来 源源 及及数数 额额国家自然科学基金委优秀创新群体项目和重大基金项目，8 万元/年项目的具体内容、预期目标及国内外在这方面研究的现状：项目的具体内容、预期目标及国内外在这方面研究的现状：本本项项目的具体研究内容目的具体研究内容本项目拟利用分子组装和晶体工程学方法，实现导电和磁性功能单元在分子水平的 耦合，研究其磁/电功能的耦合作用和影响规律。具体研究内容为：1.设计和选择相应的桥联基团，将吡嗪、氮氧吡啶类等具有良好配位性的配位基团嫁接 并合成含导电功能单元的配体 TTF-Pz，研究配体及其氧化产物中传导电子的输运性 质与电子结构的关系。2.选择
3、Cu(II), Co(II), Fe(III)等磁性功能单元，组装和制备 TTF-Pz-M 功能配合物。通过 调控配合物的分子结构，实现磁/电功能的耦合。将量子化学计算方法和能带理论应用 于上述体系的性质分析，研究电子能带结构，明确其构效关系。预预期目期目标标1.设计和优化配体及其金属配合物,在分子水平上复合电性和磁性两种性质，获得具有 新颖结构和磁/电现象的分子磁性导体。初步建立该类分子间电子传导及磁交换模型， 为寻找和设计新的磁/电耦合双功能分子体系提供实验体系和理论依据。2.期望在 SCI 期刊上发表论文 4-5 篇，影响因子总和不低于 12。国内外在国内外在这这方面研究的方面研究的现现
4、状状1.将自旋定域(d 或 f 电子)的磁功能单元引入 TTF 基(离域的电子)导电功能单元中，可 能导致磁/电功能的相互作用。业已得到了一些重要的功能复合体系，如顺磁体与有机 超导体、反铁磁体与有机超导体、铁磁体与金属导体，以及场致铁磁体与有机超导体有效共存和功能复合的分子固体。2.进一步的研究表明，导电和磁性两个功能单元之间的作用较弱。如何加强磁、电功能 的相互耦合、实现材料的磁/电性有效调控，仍然是该领域中亟待研究的科学问题。由 于有关-d 相互作用的复合磁性导体分子材料的研究在国内外几乎同步，国外同行尚 未形成绝对的优势，这就为我们的研究提供了发展空间。项目的科学意义、学术价值、应用前
5、景、解决什么前人尚未解决的问题并务项目的科学意义、学术价值、应用前景、解决什么前人尚未解决的问题并务 必说明本人的创新之处及主要特色：必说明本人的创新之处及主要特色：科学意科学意义义、学、学术术价价值值构筑多种物理性质相互影响和协同作用的新型分子功能材料是目前国际上化学和材料科学领域的研究热点，也是极具挑战性的研究领域之一。自从1973 年第一个有机金属 TTF-TCNQ 的发现，寻求更高温乃至室温的分子固体超导材料是无机、有机化学界共同追求的目标。与具有完全抗磁性的无机氧化物超导体相比，铁磁性有机导体的制得是电磁双功能分子材料研究中的一项重大进展。从电磁双功能材料出发，有可能得到铁磁性的超导
6、体或反铁磁性的超导体，有望实现电磁功能的复合和调控，深化人们对电磁本质的更进一步的了解和认识。在分子水平上对材料电、磁性的调控，既可以从理论上带动人们从更深的层次认识电、磁现象的本质，也可能实现分子电子器件的制备。因此，电磁双功能分子材料已成为分子电子学研究的一个重要组成部分。关关键问题键问题1. 通过调控分子结构，使得配合物分子既能够以有利于电子传导的方式堆积，又呈现出磁性质，从而实现分子组装和磁/电耦合。2. 优化电化学结晶方法及其反应条件，从而制备结构相对稳定、可用于测量的配合物单晶。3. 将扩展休克尔轨道法、紧束缚法等计算方法和能带理论应用于上述体系的性质分析，研究其构效关系。主要特色
7、及主要特色及创创新之新之处处1. 通过共价键将具有导电活性的 TTF 衍生物分子与具有不同结构和磁性质 的金属离子嫁接，增强了磁偶合作用和电子传导的相互影响，从而有可能 获得磁/电功能复合的分子材料。2. 由于吡嗪、氮氧吡啶类配位基团几乎可与各类金属离子配位，将拓宽含 d 电子的磁性功能单元的选择性，为系统研究 传导电子与 d 电子之间的相 互极化和耦合作用、实现磁/电功能的复合，提供了新的研究对象和思路， 同时也为相关理论研究提供了材料体系。拟采用的研究方法、实验方案、技术路线：拟采用的研究方法、实验方案、技术路线：1. 配体 TTF-Pz 体系的合成：设计和选择相应的桥联基团，将吡嗪、氮氧
8、吡啶类等具有良好配位性的配位基团通过共价作用与导电功能单元嫁接，合成配体 TTF-Pz。2. 配合物 TTF-Pz-M 的合成及表征：选择能够与配体 TTF-Pz 结构适配的金属离子(M = Cu(II), Co(II), Ni(II), Fe(III)和 Mn(II)作为磁性功能单元，制备电荷转移盐配合物(TTF-Pz-M)。调节各种协同作用，使之形成有利于电子传导和磁交换作用的电子结构，实现对配合物的磁/电性质进行调控。3. 在此基础上，利用 X射线衍射分析、红外光谱和示差扫描量热分析等技术手段，对配合物分子进行结构测定和相变研究；用阻抗谱仪等电测量系统和磁强计和扫描式量子干涉仪等进行磁、
9、电性能的测试；与日本京都大学化学研究所合作完成高压下磁化率和比热测量等；研究其分子组装、结构和性能的关系及其规律。研究工作的总体计划及目前进展情况：研究工作的总体计划及目前进展情况：1. 2004 年 10 月2004 年 12 月：完成文献查新调研工作，制定并完善研究计划。已完成。2. 2005 年 1 月2005 年 5 月：应用化学合成和电化学结晶等方法制备配体TTF-Pz 及其氧化产物，解析其晶体结构，开展导电性质等方面的研究。3. 2005 年 6 月2005 年 12 月：制备上述配体与金属离子的配合物组装体系，用电化学手段培养配合物单晶。应用多种现代物理技术，如变温 IR 光谱、
10、X-ray 和 DSC 等技术手段，对此类化合物的结构及各类相变进行深入研究，探索不同结构的磁性金属配合物及平衡对离子的构型对分子堆积和分子结构的影响。4. 2006 年 1 月2006 年 5 月：在结构研究的基础上，开展配合物在常压和高压下的电学和磁学性质研究。具体工作内容包括对单晶样品，用标准四探针法进行电阻的测量；测量常压和高压下的磁化率、磁比热等磁学性质和电阻率与导电性；用 SQUID 测定样品在低温下的(超)导体和磁性质；用比热仪测量样品的比热变化，对样品在低温下的磁相变和(超)导态相变进行研究。5. 2006 年 6 月2006 年 9 月：对上述配体和配合物的构效关系进行系统归
11、纳和总结。应用量子化学计算和能带理论，从理论上探讨结构性能的关系，研究电磁相互作用的内在机制，建立分子间电子传导及磁交换的模型，总结规律性。上述进展计划在实际工作将视研究进展，采用并行和交叉进行的方式进行，以加快研究进程。现有条件（参加该项目工作的科研人员简况、仪器设备、实验材料、图书资现有条件（参加该项目工作的科研人员简况、仪器设备、实验材料、图书资 料等）与尚缺的条件：料等）与尚缺的条件：复合功能材料的研究在实验和理论分析方面都需要多学科合作。本课题研究将主要依托稀土材料化学和应用国家重点实验室及北京大学化学院、物理学院的研究条件，同时借助业已建立的与日本京都大学化学所的合作。本实验室已具
12、备溶液化学制备和金属有机化合物合成的无水无氧系统、单晶、粉末 X 射线衍射表征和谱学手段、有阻抗谱仪和电测量系统、SQUID和 Oxford MagLab 2000 磁测量系统。高压下磁化率和比热测量等将与日本京都大学化学研究所合作完成。此外，本课题组已配备了量子化学计算、分子模拟和设计软件和工作站等设备。其他的测试还可以在中科院物理所、化学所、清华大学等单位通过合作研究解决。本课题组需要增添恒流和恒压电化学合成系统一套，用于电化学结晶。申请资助等级与金额申请资助等级与金额 一一 等，人民币等，人民币 三万 元元使用资助金的计划及用途：使用资助金的计划及用途：资料费 0.1 万元实验合成 0.8 万元样品分析测试 1.6 万元学术活动 0.2 万元论文版面费与邮资费 0.3 万元
