正文
手性雜化鈣鈦礦具有優異的手性光學與自旋性能,最近獲得廣泛的研究興趣。通過A位工程引入不同的手性有機陽離子對手性鈣鈦礦進行改造,這一通用策略已取得顯著進展,但也存在一些局限,如:磁性無法通過傳統A位工程實現。目前構建磁性鈣鈦礦的通用方法仍需引入磁性離子(如Cu2+、Ru3+、Ce3+等)作為B位。為獲得磁手性鈣鈦礦,需要同時開展A位和B位工程,這阻礙了磁手性鈣鈦礦的發展。因此,需要發展一種能更靈活地引入手性和磁性的新策略。手性配體與磁性過渡金屬配位中心的結合,為耦合手性與磁性提供了新的平臺。與傳統有機陽離子相比,過渡金屬配位陽離子可以引入配合物獨特的磁性、自旋和光學特性(如d-d躍遷,重原子效應和MLCT等)。本文基于手性環己二胺合銅(Ⅱ)配位陽離子,構建了鉛基磁手性鈣鈦礦R-/S-CDPB。為構建磁手性鈣鈦礦提供了一種新策略,并揭示了R-/S-CDPB在磁-手性光學和手性自旋電子學應用中的潛力。
圖1. 引入過渡金屬配位陽離子構建磁手性鈣鈦礦的策略
通過反溶劑法直接合成了R-/S-CDPB單晶,由于手性轉移,R-/S-CDPB中畸變的Cu(DACH)2Br2 Jahn-Teller八面體和[PbBr5X]3-(X=O或S)八面體以順時針和逆時針形式連接。這種二維手性Pb-Br-Cu面本質上是零維鈣鈦礦結構的衍生,其中配位陽離子作為傳統A位工程中有機銨的結構替代物,Jahn-Teller相互作用取代了傳統零維鈣鈦礦中的氫鍵。R-/S-CDPB結晶在P212121空間群,進一步證實了它們的手性性質。R-/S-CDPB表現出順磁行為,有效磁矩約1.82 μB,帶隙約為3.45 eV,所有吸收峰均具備NCD響應,以540 nm為中心的峰歸因于Cu的d-d躍遷,并觀察到440 nm處的藍色發射。
圖2. R-/S-CDPB的晶體結構和螺旋連接方式
圖3. 磁性和零磁場下的光學性質
在0.4-1.3 T外磁場下,測量了R-/S-CDPB的表觀CD光譜。由于固有的結構手性,同一樣品在正負磁場下觀察到CD_tot的不對稱特征,而正磁場下R-CDPB的CD_tot信號與負磁場下的S-CDPB的CD_tot信號鏡像對稱。在335 nm處,磁場對S-CDPB和R-CDPB圓二色性的調制可以達到+514%和-474%(以NCD為參考)。大的MCD響應歸因于抗磁鉛鹵八面體的法拉第A項與順磁配位陽離子的法拉第C項的共同貢獻。
圖4. R-/S-CDPB的MCD光譜
圖5. 對MCD來源的分析
最后,通過將磁場的方向切換為平行或反平行于光矢,測試了2 K下的磁手性二色性(MChD)光譜。R-CDPB和S-CDPB具備相反的MChD響應,僅由Cu2+的原子內d-d躍遷決定。正如CD、MCD和MChD所揭示的,在R-/S-CDPB中觀察到紫外和全可見范圍內的可調磁-手性光學效應。
圖6.R-/S-CDPB的MChD效應
總結
聲明:化學加刊發或者轉載此文只是出于傳遞、分享更多信息之目的,并不意味認同其觀點或證實其描述。若有來源標注錯誤或侵犯了您的合法權益,請作者持權屬證明與本網聯系,我們將及時更正、刪除,謝謝。 電話:18676881059,郵箱:gongjian@huaxuejia.cn