有机高分子磁性材料研究进展

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1、有机高分子磁性材料研究进展有机高分子磁性材料作为一种新型的功能材料，在超高频装置、高密度存贮材料、吸波材料和微电子工业等需要轻质磁性材料的领域具有很好的应用前景。室温稳定且具有实用价值的有机高分子磁性材料一直是该领域研究的热点。文中概述了纯有机类，大兀键体系类，电荷转移复合物类和含金属原子复合物类等有机高分子磁性材料的最新研究进展，并介绍了各类有机高分子磁性材料的磁性能特点。1.纯有机磁性高分子所谓纯有机磁体是指含C,N,02和日的合成磁性材料［6］。这种磁性来源于s和p轨道电子自旋的长程有序，是

2、科学上的一个挑战,在理论和实践上都受到关注。1987年,OvchinnikovlAA等［2］报道了低维纯有机磁体聚1,4-双（2,2,6,6-四甲基-4-轻基-1-氧自由基哌噪）丁二烘（简称聚BIPO），聚BIPO磁体的饱和磁化强度Ms二010224emuPg，居里温度Tc超过分解温度（分解温度Td二250°C〜310°C）o通过改变聚合条件可在一定范围内改变磁性，性能可从超顺磁性至铁磁性。此外,该实验首次证明仅含C、H、N、0等s和p轨道的高分子具有磁性。俄罗斯圣彼德堡物理研究所Makarova

3、T［7］等人在Nature杂志报道了一个在室温下工作的有机铁磁体，这种材料由螺旋碳分子组成，如果这项成果能在更便宜的有机材料中实现的话，将改变磁性记忆材料制造业的历史。由于成本太高，其实用价值有限，但是这一发现进一步激发科学家对有机铁磁体的研究兴趣。ZaidiNA［8］等用聚苯胺（PANi）和7,7,8,8-四氧基对二次甲基苯酿（TCNQ）合成了一种新型的PANiCNQ聚合物。对其磁性研究发现，这种聚合物呈亚磁和铁磁性,居里温度可达350K,最大饱和磁场强度达0.1JT-1kg-lo研究还发现，它

4、的磁性有序随时间增加而增加，需要几个月才能完成。该成果是纯有机磁性聚合物研究从理论性向实用性迈出了巨大的一步，也许在不久的将来，科学家们就能研制出可以大范围应用的纯有机磁性聚合物。1.大兀键体系的化合物虽然对兀共轨的高分子磁性能研究较少,但通过H共轨系统的电子自旋间交换相互作用比小分子级别的有机自由基的空间相互作用强得多。合成H共轨的大分子有望成为一个能在较高温度，甚至在室温下具有良好磁性能的新型有机磁体。RajcaA[9]合成了低温下具有很大磁矩和磁性有序状态的口共轨大分子，此大分子是由具有高交

5、联密度和不同自旋量子数(S)的自由基模块交替连接，大环的自旋量子数S二2,交联键的自旋量子数S=l/2o模型之间的铁磁性或反铁磁性交换耦合都会使这种网络具有很大S值。在高度交联的聚合物中，有效磁矩相关的平均自旋量子数S值约为5000,并且这类聚合物在低于10K时，在很小的外加磁场下就会缓慢地重新排列。但是，这种有机聚合物的磁性只有在温度低于10K的无氧环境中才比较稳定，因而距离实用化还有一定的距离。但该成果有望实现日本理论化学家MatagaN在1968年提出的有可能研制出有机聚合物磁体且在室温下稳

6、定存在的全部预言。由富勒烯发展起来的有机磁体也颇引人关注。1991年Allemand[10]等发现第一个软铁磁性聚合物([C60TADE0.86]),其中TDAE=4-二甲氨基乙烯，居里温度Tc二16.1K,在居里温度以下，磁化强度与温度关系同传统铁磁体不同。另外最近报道的磁性碳[11]，发现菱形的C60展示出典型的铁磁性行为，居里温度可达500Ko1.电荷转移复合物电荷转移复合物是研究得最多的一类有机磁体，是基于电子给体和电子受体之间的电荷相互作用达到长程有序的。电荷转移复合物磁体研究方面Mil

7、lerJS[12]取得很大成就，最先合成出[FeIIICp2*]+[TCNE]-，此化合物具有一维线性结构，由[FeIIICp2*]+和[TCNE]-交替组成,该材料是一个变磁体，基态时呈反铁磁性，当磁场超过15000e时，呈现咼磁化强度的铁磁状态。另一种有机磁体是用】TCNQ]-代替[TCNE]-，与[FeIIICp2*]+形成一个三维铁磁体。不过，由于其转换温度Tc只有418K,远低于室温,所以难以达到应用的要求。尽管如此,它的研制成功仍然引起了人们的关注,揭开了电荷转移复合物磁性材料研究序幕

8、。电荷转移复合物一般是顺磁性的，而且居里温度较低，合成的有机金属磁性化合物大多也只是低温下的铁磁体。这是因为在这些磁性复合物中的自旋与自旋之间的磁性不是足够强，不能克服原子或离子的热运动影响所致。2.金属原子配合物金属有机高分子磁体实际上是含有多种顺磁性过渡金属离子的金属有机高分子络合物,具有特殊的配位环境和配位结构的多样性，能够形成二维或三维的有序网状结构，磁性来源于金属离子与有机基团中的不成对电子间的长程有序2自旋作用。4.1桥联型金属有机络合物桥联型金属有机络合物磁性高分子是