一种含有羟基基团的线性镝链，其具有两个彼此分离明显的磁弛豫过程

《Journal of Molecular Structure》：A hydroxyl-extended 1D dysprosium chain with two well-separated magnetic relaxation processes

单分子磁体{[Dy(CH3OH)Cl2(tpy)]·CH3OH}n表现出双步松弛行为，零场有效能量势垒达529.8 K，创DyIII基体系最高纪录。通过合成含YIII的类似物并进行磁稀释实验，确认双步松弛源于DyIII单离子的各向异性，溶剂解离影响结构稳定性。该研究为高性能单分子磁体设计提供新机制。

　　这篇研究介绍了一种新型的单离子磁体（Single-Ion Magnet, SIM），即一维 Dysprosium 链 {[Dy(CH?OH)Cl?(tpy)]·CH?OH}?（Htpy = 4′-(4-羟基苯基)-2,2′:6′,2′'-三联吡啶）。该材料在零直流磁场下表现出两个显著分离的弛豫过程，其有效能量壁垒分别为 372.5 K 和 529.8 K，这在已报道的一维 Dy3? 基系统中是记录最高的热弛豫壁垒。此外，研究还观察到在 200 Oe/s 的扫场速率下，磁滞回线可达到 6.0 K。为了探究这些不同弛豫行为的来源，研究者合成并表征了两个晶体结构同构的类比物，包括无磁性 Y3?（样品 2）和掺杂 Y3? 的 Dy?.2Y?.8（样品 3）。研究发现，在稀释样品 3 中，磁滞弛豫峰在反相磁化率（χ″）中仍然保持双峰特性，表明双步弛豫行为主要来源于 Dy3? 离子的单离子各向异性。结合结构分析和 XRD 图案的比较，研究还发现复杂样品 1 的双步弛豫与部分脱溶样品有关。这项工作不仅揭示了多步弛豫机制，还为开发高性能单分子磁体（SMMs）提供了重要的信息。

单分子磁体（SMMs）是近年来在磁性材料领域备受关注的研究方向。SMMs 通常指具有足够大的磁各向异性，使得其在特定温度下表现出类似磁铁的特性，如磁滞和剩磁的材料。这些材料在低维结构中尤为常见，因为它们的磁性行为受局部结构和配体环境的影响较大。而 Dy3? 作为 lanthanide 元素中的一个重要成员，因其较大的磁矩和较高的磁各向异性，被广泛用于 SMMs 的研究。然而，尽管 Dy3? 在 SMMs 中的应用较为广泛，但目前很少有 Dy3? 基的单离子磁体表现出双步或三步的弛豫行为，尤其是在只包含一个孤立的磁性中心的情况下。这表明在设计和合成 Dy3? 基 SMMs 时，仍然存在诸多挑战。

为了进一步探索这种多步弛豫行为，研究者设计并合成了一种新的基于 Htpy 配体的 1D 磁性链。该链由 Dy3? 离子和 Htpy 配体通过溶热自组装方法构建而成。Htpy 配体的分子结构包含一个刚性的、平面的三联吡啶基团，能够作为三齿配体形成螯合结构，并通过一个 C-C 单键连接到外围的 4-羟基苯基基团。这种结构设计赋予了复杂样品 1 两个关键特性：一是围绕 Dy3? 中心形成一个扭曲的五角双锥结构，二是通过 tpy 链将磁性中心有效隔离，从而减少磁性中心之间的相互作用。这些特性使得样品 1 在零直流磁场下表现出独特的双步弛豫行为。

为了验证这种双步弛豫行为的来源，研究者合成并表征了两个晶体结构同构的类比物。其中一个类比物是无磁性 Y3? 的样品 2，另一个是掺杂 Y3? 的 Dy?.2Y?.8 样品 3。通过磁性稀释实验，研究者发现样品 1 的弛豫行为主要来源于 Dy3? 离子的单离子各向异性。此外，研究者还对样品 1 的弛豫行为进行了全面的讨论，指出其双步弛豫现象可能与 Dy3? 离子在特定配体环境下的能量状态有关。通过进一步的从头算（ab initio）理论计算，研究者试图揭示这种磁动态行为的潜在机制。

该研究不仅为理解单离子磁体的磁性行为提供了新的视角，也为设计高性能的单分子磁体提供了理论支持。单分子磁体的磁性行为通常受到多种因素的影响，包括磁性中心的结构、配体的类型和数量、以及外界刺激（如温度变化、磁场变化等）。在这一研究中，研究者通过改变 Dy3? 离子的配体环境，观察到其磁性行为的显著变化。这种变化不仅揭示了单离子磁体的磁性机制，也为进一步优化磁性材料提供了新的思路。

在实际应用中，单分子磁体的磁性行为具有重要的意义。例如，在量子计算和分子自旋电子学领域，单分子磁体的磁滞和剩磁特性可以用于存储和传输量子信息。此外，单分子磁体的高磁各向异性也使其在磁记录和磁存储技术中具有潜在的应用价值。然而，要实现这些应用，还需要进一步研究单分子磁体的磁性机制，并优化其结构和性能。

综上所述，这项研究不仅为单离子磁体的磁性行为提供了新的理解，也为设计高性能的单分子磁体提供了重要的理论和实验依据。通过合成和表征新的基于 Htpy 配体的 1D 磁性链，研究者揭示了单离子磁体在特定配体环境下的磁性行为，并通过磁性稀释实验和从头算理论计算进一步探讨了其潜在的磁动态机制。这些发现不仅有助于推动单分子磁体的研究，也为未来的磁性材料设计和应用提供了新的方向。