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{[Mn^III₃Mn^II(O)(H₂O)₃(L)₃]₄[Mn^III₆Cl₄O₄]}做阳离子而呈现C₃对称的三核锰簇[Mn^III₃O(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)

有机固体院重点实验室

2010年4月1日