Tb3+和Gd3+氧胺酸根单离子磁体的热行为互易性研究及温度测量

《Inorganic Chemistry Frontiers》：Reciprocating thermal behavior and thermometry studies of Tb3+- and Gd3+-oxamato single-ion magnets

单离子磁体草酸配合物研究：合成具有热稳定性至290°C的一维带状D?d对称结构材料，揭示Tb3+配合物零场拉曼主导型慢磁化及高场多机制行为，Gd3+配合物呈现递热行为与瓶颈效应，同时发现546nm荧光寿命与温度强相关，灵敏度达2.77% K?1。

　　

单离子磁体（Single-ion magnets, SIMs）是推动量子信息处理（Quantum Information Processing, QIP）领域新技术发展的重要候选材料。本文介绍了两种新的同构草酰胺衍生物，分别为{n-Bu₄N[Ln(H₂edpba)₂]}_n（Ln = Tb³⁺，标记为1）和Gd³⁺（标记为2），其中H₂edpba^2? = N,N′-2,2′-ethylenediphenylenebis(oxamate)。这两种化合物的热稳定性高达约290°C。单晶X射线衍射结果表明，1和2属于一维配位聚合物，具有带状结构，其金属中心采用D_4d对称性进行八配位。磁滞回线（Cryomagnetic studies）显示这两种化合物均表现出缓慢的磁弛豫（Slow Magnetic Relaxation, SMR）现象。对于1，在零磁场下拉曼效应主导了磁弛豫过程；而在较高磁场下，拉曼效应、Orbach效应以及往复热行为（Reciprocating Thermal Behavior, RTB）共同起作用。相反，2则主要表现出RTB效应和“瓶颈效应”（bottleneck effect）。固态光致发光（Solid-state photoluminescence）实验表明，这两种化合物具有显著的绿色发光特性，其光谱中480至700纳米范围内存在强烈且尖锐的发光峰，这些发光峰归因于Tb(III)离子的⁵D₄ → ⁷F_J（J = 6–0）跃迁。通过监测⁵D₄态的寿命（该态的发光强度衰减后），发现该化合物在448 K时的相对灵敏度为2.77% K^?1，显示出良好的热计量性能。1既可作为零场单离子磁体使用，也可作为光致发光温度计。