分子磁性雙穩(wěn)態(tài)是指分子存在兩種不同的穩(wěn)定態(tài)，在外界條件（如熱、光、壓力等）的微擾下導致兩種狀態(tài)的互變，并在一定的區(qū)間共存而產生磁滯現象，具有開關和信息存儲的功能。雙穩(wěn)態(tài)磁性材料不僅在基礎研究方面具有重要的意義，而且在分子材料領域也具有廣闊的應用前景。在固態(tài)中，“單個”過渡金屬配合物分子（指分子間僅有弱鍵作用而無電子耦合）的價層電子排布受外界條件影響導致高自旋與低自旋狀態(tài)，產生磁性雙穩(wěn)態(tài)現象。然而已經報道的基于有機自由基的磁性雙穩(wěn)態(tài)都是通過分子間的電子耦合引起。 最近，王新平課題組發(fā)現單個有機雙自由基分子在熱作用下也可以通過分子內電子耦合產生磁性雙穩(wěn)態(tài)。研究成果在線發(fā)表在美國化學會報（J. Am. Chem. Soc. 2016, DOI: 10.1021/jacs.6b05863），李滔為該論文的第一作者， 王新平教授為通訊作者。另外，宋友教授、譚庚文博士、邵東、李晶、張載超博士、眭云霞老師、陳勝和方勇也對該工作做出了貢獻。  

 

 

    他們首先合成了一個由四甲基苯環(huán)橋連的四芳基雙胺化合物，經過兩次氧化，得到雙自由基雙陽離子。晶體結構表明， 陽離子之間被陰離子隔離而缺少電子相互作用，并且陽離子在熱作用下產生兩種不同的結構。順磁共振譜（EPR）和SQUID測量顯示，在不同的溫度區(qū)間晶體具有不同的磁性特征， 低溫狀態(tài)下電子之間的偶合強度是高溫狀態(tài)下的兩倍。并且兩種結構（狀態(tài)）在一定的溫度區(qū)間可以共存，產生了寬度達13K的磁滯回線，導致磁性雙穩(wěn)態(tài)。 由于離子之間不存在電子相互作用，雙穩(wěn)態(tài)顯然僅僅通過單個離子內的電子耦合產生。 該研究表明，對此類有機雙自由基化合物進行結構修飾，有可能獲得一系列類似于過渡金屬配合物分子的通過分子內電子耦合導致雙穩(wěn)態(tài)的有機磁性分子， 從而開辟有機自由基化學和雙穩(wěn)態(tài)磁性材料領域新方向。

    本工作得到了中組部、科技部、教育部、國家自然科學基金委、江蘇省自然科學基金委和江蘇省教育廳等部門在資金上的支持。