具有D3對(duì)稱(chēng)性的M5L6型超分子簇的設(shè)計(jì)、合成與磁性質(zhì)研究的開(kāi)題報(bào)告

具有D3對(duì)稱(chēng)性的M5L6型超分子簇的設(shè)計(jì)、合成與磁性質(zhì)研究的開(kāi)題報(bào)告一、選題背景及意義M5L6型超分子簇是一類(lèi)受到廣泛關(guān)注的分子簇，具有多種優(yōu)異的性能，例如良好的光、電、熱學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)和分子識(shí)別能力等。這類(lèi)分子簇中，圍繞著一個(gè)中心金屬離子通過(guò)配位鍵連接的六配體構(gòu)成一個(gè)具有D3對(duì)稱(chēng)性的外貌，形態(tài)上類(lèi)似“圓柱狀分子”。此類(lèi)型簇分子在材料科學(xué)與化學(xué)領(lǐng)域有重大的應(yīng)用價(jià)值，例如作為磁記錄材料、發(fā)光材料、催化劑等方面。因此，本課題旨在探究具有D3對(duì)稱(chēng)性的M5L6型超分子簇的設(shè)計(jì)、合成及其磁學(xué)性質(zhì)研究，為實(shí)現(xiàn)在新型材料領(lǐng)域的工程化、系統(tǒng)化以及多角度創(chuàng)新應(yīng)用提供技術(shù)支持。二、主要研究?jī)?nèi)容本課題主要從以下幾個(gè)方面著手進(jìn)行研究：1）設(shè)計(jì)合適的配體：通過(guò)分析真空中的密度泛函理論（DFT）計(jì)算，以及分子動(dòng)力學(xué)模擬，探究在具有D3對(duì)稱(chēng)性的簇分子形態(tài)中，如何合理地設(shè)計(jì)配體類(lèi)型和形態(tài)。2）材料合成：本課題計(jì)劃采用半合成和全合成的方法來(lái)制備該超分子簇材料。3）表征分析：采用X射線衍射、核磁共振、元素分析和透射電鏡等分析方法對(duì)所合成的新材料進(jìn)行表征。4）磁性質(zhì)研究：利用磁學(xué)測(cè)量?jī)x測(cè)量該超分子簇材料的磁學(xué)性質(zhì)，了解其磁性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。三、預(yù)期研究成果本課題的預(yù)期成果包括以下方面：1）成功設(shè)計(jì)合成一種具有D3對(duì)稱(chēng)性的M5L6型超分子簇。2）分析該超分子簇的結(jié)構(gòu)和粘合能。3）探究該超分子簇的磁學(xué)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，為材料磁性的調(diào)控提供一定的科學(xué)依據(jù)。4）為該超分子簇在材料領(lǐng)域的應(yīng)用提供一定的技術(shù)支持與理論指導(dǎo)。四、研究難點(diǎn)及對(duì)策1）設(shè)計(jì)配體的合理性：采用分子模擬工具來(lái)探究在具有D3對(duì)稱(chēng)性的簇分子形態(tài)中，如何合理地設(shè)計(jì)配體類(lèi)型和形態(tài)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提高配體設(shè)計(jì)的精度和可靠性。2）合成方法的優(yōu)化：針對(duì)所選的材料合成方法，需要經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)、優(yōu)化才能得到良好的反應(yīng)條件和背景。應(yīng)依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果持續(xù)進(jìn)行合成方法操作優(yōu)化。3）磁性測(cè)量的精度：對(duì)于磁性測(cè)量的精度，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的性能進(jìn)行細(xì)致檢驗(yàn)。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，盡量采用高效的實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)和磁學(xué)測(cè)量技術(shù)，一遍性能提高磁性測(cè)量的精度。五、進(jìn)度安排本課題計(jì)劃在一、二、三年內(nèi)完成以下研究?jī)?nèi)容：1）第一年：設(shè)定研究目標(biāo)，搜集相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)合適的配體，并確定制備方案。2）第二年：研制所選配體的合成方法，進(jìn)行中間體的制備，并進(jìn)行超分子簇材料的全合成或樣品半合成。3）第三年：對(duì)新合成的超分子簇材料進(jìn)行表征分析和磁性質(zhì)研究，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，并完成學(xué)位論文撰寫(xiě)。六、參考文獻(xiàn)1.Wang,Z.,Iliescu,C.,&Zhang,C.(2018).Coordination-DrivenSelf-AssemblyofM5L6SupermoleculesandTheirAdvancedApplications.AdvancedScience,5(6),1700686.2.Hu,X.,Zhang,Q.,&Liu,S.(2019).Controllableassemblyofgiantmetal-organicringsandcagelikeclusters.AccountsofChemicalResearch,52(4),958-969.3.Han,J.,Feng,X.,&Wang,B.(2016).Coordination-drivenself-assemblyofrationallydesignedhexagonalM6L4cagesandquantitativeguestencapsulation.ChemicalScience,7(3),1844-1849.4.Li,B.,Wen,H.,Dannatt,J.E.,&Zhou,H.C.(2017).Currentstatusandfuturechallengesinthefieldofmetal-organic