π-π堆叠调控的镝(III)超分子配合物合成、结构及磁弛豫动力学研究

本研究针对镧系单分子磁体(SMMs)性能调控难题，通过设计基于8-羟基喹啉配体的π-π堆叠超分子体系，成功构建了三种不同核数的DyIII配合物。研究发现π-π相互作用可显著影响分子排列方式与磁弛豫行为，其中配合物2在零场下展现出140 K的高效能垒(Ueff)，为利用超分子相互作用优化SMMs性能提供了新思路。

　　

在分子磁性材料领域，单分子磁体(Single-Molecule Magnets, SMMs)因其在分子尺度展现的磁弛豫和磁滞现象，被视为下一代高密度信息存储的潜在载体。镧系元素尤其是Dy^III离子，凭借强自旋轨道耦合和显著磁各向异性，成为构建高性能SMMs的理想选择。然而现有镧系SMMs的性能仍远未达到实用要求，如何通过分子设计策略调控磁弛豫动力学成为关键科学问题。

广西自然科学基金和NSFC资助的研究团队在《Inorganic and Nuclear Chemistry Letters》发表的工作，创新性地将超分子化学中的π-π堆叠相互作用引入镧系SMMs体系。研究人员采用8-羟基喹啉(Hql)为配体，设计合成了三种结构各异的Dy^III配合物：[Dy₃(ql)₈Cl(Hql)]·3CH₃OH·H₂O (1)、[Dy₃(ql)₇(NO₃)₂(Hql)]·3CH₃CN (2)和[Dy₂(ql)₃(Xa)(NO₃)₂(CH₃OH)₂(H₂O)] (3)。通过单晶X射线衍射、红外光谱和元素分析等技术表征结构，并利用直流/交流磁化率测试研究磁学性质。

晶体结构
配合物1和2均呈现准线性三核簇结构，但1通过π-π作用形成超分子二聚体，2则构建出独特的二维蜂窝状框架。配合物3为双核结构，同样通过π-π堆叠形成二聚体。这种结构多样性直接源于配体场工程与π-π相互作用的协同调控。

磁学性能
磁性研究表明：1和3在外加磁场下表现出双弛豫行为，其有效能垒(U_eff)分别仅为3.0 K和2.1 K；而2在零场条件下即呈现SMM行为，U_eff高达140 K。这种显著差异证实π-π堆叠模式可有效调控磁弛豫动力学——二维蜂窝状框架更有利于抑制量子隧穿效应(QTM)。

结论与意义
该研究首次系统揭示了π-π堆叠相互作用对多核Dy^III-SMMs性能的调控机制：1）不同π-π堆叠模式可显著改变分子排列与晶体场对称性；2）二维超分子框架能更有效提升磁各向异性。这项工作为通过超分子工程策略设计高性能SMMs提供了重要范例，Ying-Juan Wei等作者开创的"配体场工程-超分子组装"协同调控方法，对发展分子基磁性材料具有重要指导价值。