正文
手性杂化钙钛矿具有优异的手性光学与自旋性能,最近获得广泛的研究兴趣。通过A位工程引入不同的手性有机阳离子对手性钙钛矿进行改造,这一通用策略已取得显著进展,但也存在一些局限,如:磁性无法通过传统A位工程实现。目前构建磁性钙钛矿的通用方法仍需引入磁性离子(如Cu2+、Ru3+、Ce3+等)作为B位。为获得磁手性钙钛矿,需要同时开展A位和B位工程,这阻碍了磁手性钙钛矿的发展。因此,需要发展一种能更灵活地引入手性和磁性的新策略。手性配体与磁性过渡金属配位中心的结合,为耦合手性与磁性提供了新的平台。与传统有机阳离子相比,过渡金属配位阳离子可以引入配合物独特的磁性、自旋和光学特性(如d-d跃迁,重原子效应和MLCT等)。本文基于手性环己二胺合铜(Ⅱ)配位阳离子,构建了铅基磁手性钙钛矿R-/S-CDPB。为构建磁手性钙钛矿提供了一种新策略,并揭示了R-/S-CDPB在磁-手性光学和手性自旋电子学应用中的潜力。
图1. 引入过渡金属配位阳离子构建磁手性钙钛矿的策略
通过反溶剂法直接合成了R-/S-CDPB单晶,由于手性转移,R-/S-CDPB中畸变的Cu(DACH)2Br2 Jahn-Teller八面体和[PbBr5X]3-(X=O或S)八面体以顺时针和逆时针形式连接。这种二维手性Pb-Br-Cu面本质上是零维钙钛矿结构的衍生,其中配位阳离子作为传统A位工程中有机铵的结构替代物,Jahn-Teller相互作用取代了传统零维钙钛矿中的氢键。R-/S-CDPB结晶在P212121空间群,进一步证实了它们的手性性质。R-/S-CDPB表现出顺磁行为,有效磁矩约1.82 μB,带隙约为3.45 eV,所有吸收峰均具备NCD响应,以540 nm为中心的峰归因于Cu的d-d跃迁,并观察到440 nm处的蓝色发射。
图2. R-/S-CDPB的晶体结构和螺旋连接方式
图3. 磁性和零磁场下的光学性质
在0.4-1.3 T外磁场下,测量了R-/S-CDPB的表观CD光谱。由于固有的结构手性,同一样品在正负磁场下观察到CD_tot的不对称特征,而正磁场下R-CDPB的CD_tot信号与负磁场下的S-CDPB的CD_tot信号镜像对称。在335 nm处,磁场对S-CDPB和R-CDPB圆二色性的调制可以达到+514%和-474%(以NCD为参考)。大的MCD响应归因于抗磁铅卤八面体的法拉第A项与顺磁配位阳离子的法拉第C项的共同贡献。
图4. R-/S-CDPB的MCD光谱
图5. 对MCD来源的分析
最后,通过将磁场的方向切换为平行或反平行于光矢,测试了2 K下的磁手性二色性(MChD)光谱。R-CDPB和S-CDPB具备相反的MChD响应,仅由Cu2+的原子内d-d跃迁决定。正如CD、MCD和MChD所揭示的,在R-/S-CDPB中观察到紫外和全可见范围内的可调磁-手性光学效应。
图6.R-/S-CDPB的MChD效应
总结
声明:化学加刊发或者转载此文只是出于传递、分享更多信息之目的,并不意味认同其观点或证实其描述。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请作者持权属证明与本网联系,我们将及时更正、删除,谢谢。 电话:18676881059,邮箱:gongjian@huaxuejia.cn