近日,厦门大学化学化工学院官网消息显示,该院孔祥建教授课题组在磁手二色性效应(MChD)领域取得新进展,相关成果以"Enhancement of Magneto-Chiral Dichroism Intensity by Chemical Design: The Key Role of Magnetic-Dipole Allowed Transitions"为题发表在《美国化学学会志》。
磁手征二色性(Magneto-Chiral Dichroism,MChD)是一种手性、非偏振光和磁场相互耦合产生的新型磁光效应,表现为磁场对手性物质吸光度的扰动。这种磁场调控非偏振光信号的效应有巨大的技术价值。然而,目前报道的MChD效应极弱,深入理解MChD效应的构效关系并获得强的MChD信号是该领域的主要挑战。
具有精确结构的稀土–过渡金属(3d-4f)分子磁体不但具有多个磁性和光学活性中心,而且稀土与过渡金属间具有较强的磁相互作用,理论上是一类具有强MChD效应的潜在理想材料。鉴于此,厦门大学研究者在2022年就设计合成了两种手性3d-4f团簇Ln5Ni6(Ln=Dy和Y),其中Ln5Ni6团簇具有螺旋手性的三明治结构,DyIII和NiII之间存在铁磁耦合,而NiII中心之间存在反铁磁耦合。两种团簇分子在可见-近红外区域都表现出多金属位点强MChD信号,这是首次从实验上观测到这么强的MChD信号。比较自然圆二色和磁圆二色光谱,发现d-d跃迁相关的MChD信号主要由自然旋光性驱动,而与f-f跃迁相关的MChD信号则主要由磁致旋光性驱动。
基于前期在手性稀土团簇的磁光效应方面的研究经验,近期,厦门大学研究者基于Er3+离子在近红外1520nm的4I15/2—4I13/2磁偶极跃迁,在手性团簇[Er5Ni6]中观测到了超强的MChD响应,在4K下获得了高达0.24 T-1的gMChD。这是迄今为止所获得的最强MChD效应。这些结果证明了磁偶极允许的跃迁在MChD中的关键作用。