手性稀土-过渡金属团簇的近红外III区磁光效应研究取得新进展

近日，我院孔祥建教授与龙腊生教授课题组在手性稀土-过渡金属团簇的磁光效应研究中取得重要进展，相关研究成果以“Chiral 3d−4f Clusters with NIR-III Magneto-Optical Activity Driven by Lanthanide f−f Transition”为题发表于J. Am. Chem. Soc. (DOI:10.1021/jacs.6c09349)。

具有近红外III区（NIR-III，1600-2500 nm）强磁光响应的手性分子材料，因其在光子学、生物医学和先进光学材料等领域的应用潜力而备受关注。然而，该光谱区域的磁光效应仍未得到充分探索。

团队基于前期在手性稀土-过渡金属团簇磁光效应的研究基础，合成了六对手性3d–4f金属团簇R/S-Ln₃Mn₄和R/S-Ln₁₂Mn₁₂（Ln = Ho^Ⅲ、Tb^Ⅲ和Y^Ⅲ）。研究发现，Ho体系在NIR-III区表现出显著CD和MCD响应，而Tb体系则表现出强MCD响应，但未观察到可分辨的CD信号。此外，R/S-Ln₁₂Mn₁₂相比于R/S-Ln₃Mn₄具有更大的g_MCD值和更强的MCD响应，其增强可能源于Ln^Ⅲ局域配位几何由D₄d构型向D₂d构型转变而产生更强的MCD响应，同时Ln^Ⅲ···Mn^Ⅱ弱磁相互作用也产生协同调节作用。本工作首次实现了由镧系f-f跃迁驱动的NIR-III手性光学和磁光活性，为理解和调控长波近红外分子磁光响应提供了新的研究平台和设计思路。

该工作在孔祥建教授、龙腊生教授和郑兰荪院士的共同指导下完成。我院博士后陈佳楠，孙富丽和硕士毕业生王星为共同第一作者，博士生戚明强和薛亚轩参与了部分表征工作，安徽师范大学庄桂林教授参与了磁性计算的分析与结果讨论，该工作得到了国家自然科学基金（92461305和92361301）项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c09349