光應(yīng)答分子材料可以在不同波長的光照射下在兩個或多個狀態(tài)之間可逆切換，導(dǎo)致材料顏色、形狀、磁性、導(dǎo)電性等物理化學(xué)性質(zhì)變化，從而在分子開關(guān)、傳感及高密度存儲器件等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，近年來受到能源、催化、多功能材料等領(lǐng)域研究者們的廣泛關(guān)注。
目前，光響應(yīng)材料特別是有機分子材料往往涉及分子結(jié)構(gòu)層次上的化學(xué)鍵改變或基團轉(zhuǎn)動，受限于空間位阻，通常只能在溶液中進行高效的轉(zhuǎn)換，如何在固態(tài)實現(xiàn)各種功能的快速可逆控制是發(fā)展固態(tài)光響應(yīng)分子器件中面臨的重要挑戰(zhàn)。光致金屬離子的電子遷移或者重排可以在電子結(jié)構(gòu)層次調(diào)控材料性能，并在固態(tài)進行高效可逆的轉(zhuǎn)變，為實現(xiàn)固態(tài)分子開關(guān)材料多功能調(diào)控提供了途徑。
精細化工國家重點實驗室劉濤教授課題組深入思考光誘導(dǎo)電子遷移重排與材料多功能耦合之間的關(guān)系，提出利用電子遷移與重排引起的自旋、電荷、鍵長以及吸收光譜的變化控制磁性、電性、熱膨脹和光學(xué)性質(zhì)等。現(xiàn)已成功利用激光實現(xiàn)了對磁偶極矢量、電偶極矢量、膨脹行為、和熒光發(fā)射行為的可逆操縱，為進一步實現(xiàn)光調(diào)控分子穩(wěn)態(tài)材料多功能化和器件化提供了基礎(chǔ)。
磁性雙穩(wěn)態(tài)材料對于計算機二進制中的0和1，是目前信息存儲的主要載體。利用外界刺激實現(xiàn)磁性雙穩(wěn)態(tài)的切換，是實現(xiàn)信息讀寫的關(guān)鍵。
近日，劉濤課題組考慮匹配稀土元素的電子結(jié)構(gòu)特性，設(shè)計構(gòu)筑了一例稀土磁性雙穩(wěn)態(tài)分子。其可以在分子尺度保持磁化狀態(tài)，并能利用外界磁場控制磁偶極取向，實現(xiàn)磁性雙穩(wěn)態(tài)間的切換。同時，利用帶正電荷的FeII自旋轉(zhuǎn)變基元與帶負電荷的建筑單元連接構(gòu)筑一維鏈，通過激光誘導(dǎo)自旋電子重排與電荷重新分布調(diào)控材料的電子結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了磁性和介電功能對外界刺激的協(xié)同響應(yīng)，為利用電性測量跟蹤磁性狀態(tài)提供了方法。
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