具有D3對稱性的M5L6型超分子簇的設(shè)計、合成與磁性質(zhì)研究的開題報告

具有D3對稱性的M5L6型超分子簇的設(shè)計、合成與磁性質(zhì)研究的開題報告一、選題背景及意義M5L6型超分子簇是一類受到廣泛關(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)和分子識別能力等。這類分子簇中，圍繞著一個中心金屬離子通過配位鍵連接的六配體構(gòu)成一個具有D3對稱性的外貌，形態(tài)上類似“圓柱狀分子”。此類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對稱性的M5L6型超分子簇的設(shè)計、合成及其磁學(xué)性質(zhì)研究，為實現(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、主要研究內(nèi)容本課題主要從以下幾個方面著手進行研究：1）設(shè)計合適的配體：通過分析真空中的密度泛函理論（DFT）計算，以及分子動力學(xué)模擬，探究在具有D3對稱性的簇分子形態(tài)中，如何合理地設(shè)計配體類型和形態(tài)。2）材料合成：本課題計劃采用半合成和全合成的方法來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所合成的新材料進行表征。4）磁性質(zhì)研究：利用磁學(xué)測量儀測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)計合成一種具有D3對稱性的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、研究難點及對策1）設(shè)計配體的合理性：采用分子模擬工具來探究在具有D3對稱性的簇分子形態(tài)中，如何合理地設(shè)計配體類型和形態(tài)，并通過實驗驗證，提高配體設(shè)計的精度和可靠性。2）合成方法的優(yōu)化：針對所選的材料合成方法，需要經(jīng)過反復(fù)實驗、優(yōu)化才能得到良好的反應(yīng)條件和背景。應(yīng)依據(jù)實驗結(jié)果持續(xù)進行合成方法操作優(yōu)化。3）磁性測量的精度：對于磁性測量的精度，需要對實驗儀器的性能進行細致檢驗。同時，在實驗設(shè)計中，盡量采用高效的實驗操作技術(shù)和磁學(xué)測量技術(shù)，一遍性能提高磁性測量的精度。五、進度安排本課題計劃在一、二、三年內(nèi)完成以下研究內(nèi)容：1）第一年：設(shè)定研究目標(biāo)，搜集相關(guān)文獻，設(shè)計合適的配體，并確定制備方案。2）第二年：研制所選配體的合成方法，進行中間體的制備，并進行超分子簇材料的全合成或樣品半合成。3）第三年：對新合成的超分子簇材料進行表征分析和磁性質(zhì)研究，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)并進行分析，并完成學(xué)位論文撰寫。六、參考文獻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