在一种Fe(II)自旋交叉化合物中实现具有宽滞回区的磁介电切换现象

《Dalton Transactions》：Magnetic-dielectric switching with wide hysteresis in an Fe(II) spin-crossover compound

铁(II)自旋交叉化合物[Fe(3-bpp)2](NTf2)2·3-bpp·H2O的合成及其宽滞回磁-介电耦合机制研究。该化合物通过引入大阴离子NTf2?的有序-无序相变，在冷却/加热模式下分别表现出239K和278K的半居中温度，滞回宽度达39K。同步检测到介电滞回效应，DSC测得熵变高达107.6/96.3 J·mol?1·K?1。结构分析表明NTf2?阴离子的相变触发氢键网络重构，导致[Fe(3-bpp)2]2?几何参数显著变化（Φ变化7.5°，θ变化6.2°），形成磁介电协同效应。本研究为多功能自旋交叉材料开发提供新思路。

　　

具有磁滞性和介电性的材料在数据存储和开关设备中具有重要意义。然而，具有宽磁滞回线的这类材料仍然较为罕见。本文通过引入一种具有有序-无序结构的阴离子，合成了单核Fe(II)化合物[Fe(3-bpp)?NTf??·3-bpp·H?]（其中3-bpp = 2,6-双(吡唑-3-基)吡啶，NTf?? = 双(三氟甲磺酰)亚胺）。该化合物表现出依赖于扫描速率的磁滞自旋转变（SCO）行为。在冷却和加热模式下，自旋转变温度（T1/2）分别为239 K和278 K，表明其磁滞宽度为39 K。更重要的是，这种材料的介电性质与SCO过程具有协同效应。通过差示扫描量热法（DSC）测得的熵变在冷却/加热模式下可高达107.6 J/mol·K?1，这比典型的Fe(II) SCO化合物所观察到的熵变要高。结构分析显示，NTf??阴离子的有序-无序转变引发了氢键的显著重排，进而导致[Fe(3-bpp)??]阳离子的几何结构发生显著变化。Φ和θ参数的显著变化是导致磁滞SCO行为的原因。NTf??阴离子的有序-无序转变与介电双稳态之间的协同效应使得这项研究为磁-介电耦合机制提供了新的见解，并为开发多功能SCO材料开辟了有希望的方向。