一、 拟选定学位论文的题目名称
基于Methylpyrazinyl-Diamine配体的自旋转换材料的制备
- 选题的科学意义和应用前景
配位化学是在无机化学基础上发展起来的一门交叉学科，50 年代以来配位化学以其与有机合成化学和结构化学相结合为特点，开启了无机化学的复兴时期，从而在实际上打破了传统的无机、有机和物理化学间的界限，进而成为各化学分支的结合点。配合物以其花样繁多的价键和空间结构促进了基础化学的发展，又以其特殊的性质在生产实践和科学实验中取得了重大的应用，配位化学成为多生长点的前沿学科之一，配合物逐渐使得无机、有机、分析以及物理化学等学科相互交叉融合，同时促进了生命、材料、环境科学等学科的革新。现代配位化学，更是进入了分子范畴，主要集中在以光、电、磁为主的多功能性分子基材料和揭示金属离子在生命体系中的功能作用上。它立足于分子水平，希望通过分子剪裁、分子设计和分子组装合成各种结构新颖的配合物，而配合物晶体和超分子化学的快速发展，使得我们可能通过自组装和定向设计组装，合成一些有趣结构和特殊功能的配合物以及分子基材料。
作为最引人瞩目的分子基磁性材料之一，自旋交叉配合物（SCO）能够对外界刺激（如温度、压力、光照或者磁场）产生响应，实现高自旋基态(HS)和低自旋基态(LS)之间的电子构型互变，从而引发配合物磁性、光学、电学和结构性能等物理化学性质的突变，很有希望在分子水平上实现信息存储。这种材料兼具金属有机配合物体积小，相对密度轻，结构多样化，功能容易调控的优点，在温度传感器、显色器件、信息记忆、光开关等方面拥有极为可观的应用前景。
三、 背景科研项目情况简介
当八面体配合物的中心离子的电子组态为d4~d7，并且处于适当强度的配位场中时，若其晶体场分裂能Delta;和成对能p相近，即自旋态之间的能级差与KT处于同一数量级, 则在一个适当并可控的外界微扰(如温度、压力、光辐射等)下，配合物分子可发生高自旋态与低自旋态之间的转换，这种现象称为自旋交叉，或者自旋转换。
自旋交叉现象的发现可追朔到70多年前。1931～1932年Cambi在研究一类Fe(Ⅲ)配合物时,发现其中一些配合物的磁矩随着温度的变化而发生强烈的变化, 这种奇特的现象意味着, 在温度的变化过程中, 这些配合物中心的金属离子, 即Fe(Ⅲ)离子的电子构型发生了变化。
而1931年到1960年期间，自旋交叉学科的发展基本上处于停滞时期，这可能是第二次世界大战影响到相关活动的开展，至少在出版物发行方面是这样的。虽然在四十年代到五十年代之间，以Burrows、Nyholm和Dwyer为代表的，在欧洲、美国、日本、澳大利亚等地区的一些自旋交叉爱好者，继续进行了关于d区金属配合物的研究，但并没有取得很大进展。在1938年Pauling关于亚铁血红素氧化的研究，最终确定了自旋交叉现象的存在。
1960年到1980期间，被称为“单核自旋交叉化合物的文艺复兴时期”，世界各地的许多研究小组都有重大的研究发现：Martin、Ewald组和澳大利亚的Figgis组，重新研究了[Fe(R2NCS2)3]衍生物体系，其中包括首次对自旋交叉材料进行压力改性；而在世界另一边的俄罗斯，Zelentsov、Gerbeleu和其合作者研究了双齿缩氨基硫脲Fe3 配合物，包括[Fe(5-X-thsa)2]和[Fe(5-X-thsa)(5-X-tshaH)](thsa=N,N,Nrsquo;,Nrsquo;-四己基丁二酰胺)，它拥有与FeN2S2O2的协作配位环境，并且能产生比[Fe(R2NCS2)3]配合物更明显更滞后的自旋交叉现象。美国、日本、澳大利亚的一些研究小组相继发现了另外一些拥有N2O2和N3O3配位环境的Fe3 单核自旋交叉体系。
1964年首次发现d6的单核Fe(Ⅱ)自旋交叉化合物，揭开了全部由氮原子给电子配位自旋交叉研究的序幕。这就是由Konig和Madeja合成的cis-[Fe(NCS)2(1,10-phen)2](phen为1,10-啡啰啉，5T2g→1A1g)，此后自旋转变才进入了一个迅速发展的时期。随着[Fe(NCS)2(TPA)]、[Fe(NCS)2(DPA)2]、[Fe(1-propyl-tetrazole)6]2 等的发现，自旋交叉的表征手段也不断得到完善，此时，Gutlich及其同事已经用结构和热力学、磁性、莫斯摩尔谱等方法来表征，确定了这些物质颜色的快速转变。Goodwin，Halcrow，Lrsquo;etardn，Ruben及其同事都做了唑类氮的Fe2 自旋交叉配合物更深一步的研究，例如[Fe(HB(pz)3)2]，[Fe(HC(pz)3)2](anion)2。
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