近日，我院孔祥建教授与法国强磁场国家实验室的Matteo Atzori博士等合作在磁手征二色性（Magneto-Chiral Dichroism）效应的研究中取得重要进展，相关研究成果以“Magnetic 3d–4f Chiral Clusters Showing Multimetal Site Magneto-Chiral Dichroism”为题在线发表于《美国化学会志》 (J. Am. Chem. Soc. 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c03049)。
磁手征二色性（Magneto-Chiral Dichroism，MChD）是非偏振光、手性介质和磁场相互交叉产生的新型磁光效应，这种效应可以理解为手性介质对平行或反平行于磁场的自然光有不同的摩尔吸光系数，它不依赖于光的偏振状态。这种磁场调控非偏振光信号的效应有巨大的技术价值，如果MChD效应足够显著，就可能基于此设计一系列新型光子学器件。然而，目前MChD效应的研究仍处于前沿探索阶段，已报道的MChD效应都非常弱。深入理解这种独特的交叉效应并获得强的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，本研究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（Circular Dichroism，CD）和磁圆二色（Magnetic Circular Dichroism，MCD）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。该项工作为设计合成具有强磁手征二色性效应的分子磁光材料提供了理论指导。
我院2018级硕士研究生王星和2013级硕士研究生王世强为论文共同第一作者，博士生陈佳楠参与了部分工作整理，中山大学的贾建华副教授在CD和MCD光谱测试方面给予了支持，我院汪骋教授、龙腊生教授和郑兰荪教授在数据分析过程中给予大量帮助，法国强磁场国家实验室Matteo Atzori博士等研究人员测试和分析了MChD性能。该研究工作得到了国家自然科学基金（92161203、92161104、21871224、21721001）和嘉庚创新实验室（RD2021040301）等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.2c03049
