【材料】南开师唯&中大刘俊良&厦大孔祥建合作JACS：具有磁各向异性的空气稳定手性Dyᴵᴵᴵ配合物中强且可切换的磁光效应

实现手性和磁性的协同作用是构建磁光材料的关键，而磁光材料在发光显示、手性传感和分子器件等方面具有重要的应用潜力。然而，手性和磁性功能单元的晶格不匹配导致它们的组装在合成中面临重大挑战。由于镧系离子的f-f跃迁具有丰富的能级，近年来3d-4f团簇和镧系配合物引起了研究者们的广泛关注。引入镧系离子可以将配合物的光谱范围扩展到近红外波段，但镧系离子的f−f跃迁通常会受到选律的限制，这导致在镧系配合物中观察到强的磁光效应极具挑战性。在镧系配合物中，Dy^III配合物具有强的自旋-轨道耦合和磁各向异性，可以通过塞曼分裂放大光-磁场相互作用，这成为增强磁光性能的关键因素。

近日，南开大学师唯/中山大学刘俊良/厦门大学孔祥建等研究者成功设计并合成了一对高度空气稳定的手性Dy^III配合物（1-R和1-S）。1-R和1-S不仅展现出了优异的单分子磁体行为，并且在可见-近红外区表现出基于f−f跃迁的强磁光响应。他们首次在实验中观察到1-R和1-S在450 nm处f−f跃迁所对应的室温CD信号；可以通过不同的外加磁场方向调控700-1100 nm CD信号方向的可逆切换。机理研究表明，Dy^III中心的强磁各向异性是诱发显著室温磁光效应的关键。这项工作不仅提供了一种简便的方法来构建空气稳定的磁性和手性配合物，而且还深入研究了磁各向异性对室温下宽光谱范围内强磁光效应的影响。

图1. 1-R和1-S的合成及结构

图2. 1000 Oe直流场下1-R (a)和1-S (b) χ_MT vs. T曲线。1-R (c)和1-S (d)的变场磁化强度。

图3. 1-R (a)和1-S (b)的在零直流场下的变频交流磁化率曲线。1-R (c)和1-S (d)在零直流场下的lnτ vs. T^-1。1-R (e)和1-S (f)的晶体场分裂能级状态和磁弛豫过程。

图4. 1-R (a)和1-S (b)的单晶角分辨磁性测试。1-R (c)和1-S (d)沿xyz轴的χ_MT vs. T曲线。

图5. 1-R和1-S在400-1600 nm (a)范围内的NCD光谱。在1.6 T外加磁场下，1-R (b)和1-S (c)在400-1600 nm范围内的CD光谱。不同方向外加磁场下在772 nm、860 nm和1028 nm处可逆切换十次的1-R (d)和1-S (e)CD信号。400-1600 nm处1-R和1-S的MCD光谱(f)。

这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society上，在师唯教授、刘俊良教授和孔祥建教授的共同指导下完成，第一作者是吴玥暐。

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Strong and Switchable Magneto-Optical Effect in Air-Stable Chiral Dy^III Complexes with Magnetic Anisotropy

Yuewei Wu, Ze-Yu Ruan, Chengcheng Zhang, Jia-Nan Chen, Xin-Yi Wang, Zhonghang Chen, Xiaoshuang Gou, Wenlong Lan, Xiang-Jian Kong*, Jun-Liang Liu*, Peng Cheng, Wei Shi*

J. Am. Chem. Soc. 2025, DOI: 10.1021/jacs.5c04297

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刘俊良