多铁性材料（Multiferroic materials）是指同时具有铁电性和铁磁性的一类多功能材料，能同时对外加磁场和外加电场进行信号响应，相应于有四个逻辑态（现有的信息存储材料只有两个逻辑态），可极大地提高信息存储密度，被称为信息存储终极材料，具有重要的理论意义和应用前景。
制备同时具有铁电性和铁磁性的材料具有很强的挑战性。目前，已报道的多铁性材料主要集中在一些无机化合物上，因此，研究易于进行设计和修饰的分子基多铁性材料受到很多关注。最近，在国家自然科学基金委、科技部重大科学研究计划、中国科学院的大力支持下，中科院有机固体院重点实验室科研人员与东南大学科学家合作，在多铁性分子材料研究领域取得了创新性研究成果，其结果发表在J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4044-4045上。
该实验室科研人员利用两个新的纯手性Schiff 碱多齿配体(R-和S-H3L，见图1)去构筑得到了由呈现C3对称的达到纳米尺度的二十二核锰簇{[MnIII3MnII(O)(H2O)3(L)3]4[MnIII6Cl4O4]}做阳离子而呈现C3对称的三核锰簇[MnIII3O(H2O)3(L)3] 做阴离子的两单元分立的纯手性混合价锰簇合物(R-1和S-1，其金属骨架如图2所示)，这两个纯手性化合物均结晶于纯手性空间群R3，属于极性点群3，能满足产生铁电性的必要条件，而且它们还易溶于有机溶剂，CD谱也表明了它们是一对对映异构体。测试分析表明它们不但呈现铁磁性，而且在室温就观察到电滞回线（图3），交流变温电介常数的测定证实了它们是铁电体。它们是首例铁磁性和铁电性共存的纳米尺度混合价锰簇合物。
这种通过手性Schiff 碱配体去构筑极性锰簇合物的方法，为多铁性分子材料的研究开辟了新的途径和提供了新的思路。
图1 手性Schiff碱配体R-和S-H3L(a)及R-1和S-1的CD谱(b)
图2 R-1和S-1的金属骨架
图3 R-1的变温χT曲线(a) 及R-1的室温电滞回线(b) |
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