第27卷第4期2012年8月 大学化学
UNIVERSITY CHEMISTRY Vol.27No.4
Aug.2012
分子磁性材料及其研究进展*
袁梅 王新益 张闻 高松**
(北京大学化学与分子工程学院 北京100871)
摘要 对分子磁性材料的一些基本概念和磁学现象作了简单介绍,主要包括磁耦合二磁有序二磁弛豫和自旋交叉等几个方面三重点综述了单分子磁体二单链磁体二自旋交叉化合物二多功能复合磁体以及磁性分子组装领域的研究进展三
关键词 分子磁性 单分子磁体 单链磁体 自旋交叉 多功能复合磁体
分子磁性材料是一类通过化学方法将自由基或顺磁离子(包括过渡金属离子和稀土金属离子)及抗磁配体以自发组装和控制组装的方式组合而形成的磁性化合物三由于较传统磁体有着密度小二透明度高二溶解性好二易于加工二可控性好等优点,并有望在航天材料二微波材料二信息记录材料二光磁及电磁材料等领域得到应用,所以近年来对分子磁性的研究已经成为化学二物理学以及材料科学等多个领域研究的热点之一[1]三
分子磁性是指由材料中具有未成对电子的顺磁中心在配位化学环境中通过孤立或者协同作用表现出来的行为三通过研究孤立顺磁离子在配体场中的自旋状态,人们可以实现高低自旋态之间的转变,并通过温度二压力二光照等外场实现可控调节[2];通过研究自旋之间的协同行为,人们可以对磁耦合作用二磁有序温度等进行调节,从而得到各种具有不同体相磁性质的材料三除了常见的抗磁二顺磁二铁磁二亚铁磁和反铁磁性外,在分子磁性材料中还发现了很多新颖和复杂的磁现象,如单分子磁体二单链磁体二自旋交叉等磁性双稳态,spin?flop转变,变磁性和弱铁磁性等三化学家希望在分子化合物中实现和观察到这些新的磁现象,给物理学家提供新的研究模型,进而探讨它们的物理机制三本文将对这些分子磁性材料的基本概念和各种磁现象作简单介绍,并对目前的若干研究热点如单分子磁体二单链磁体以及自旋交叉配合物等作重点介绍[3?5]三
1 磁耦合[6?10]
要得到具有协同磁作用的磁性材料,体系中就必须存在磁耦合三在量子理论中,耦合也称为交换(exchange),最重要的几种交换作用包括直接交换二间接交换二各向异性交换以及偶极?偶极交换等三1.1 直接交换
直接交换(direct exchange)作用起源于相邻原子轨道的重叠,仅涉及相邻原子局域的电子自旋,即原子间没有其他原子来隔开传递交换的通路三这种作用主要存在于金属和合金中,而在金属配合物中则可以被忽略三
* **基金资助:国家自然科学基金项目;科技部项目通讯联系人,E?mail:gaosong@https://www.doczj.com/doc/7411750486.html,
2大学化学第27卷 1.2 间接交换
直接交换只涉及到局域在原子上的电子,然而体系中还含有其他如导带电子和抗磁原子上的电子等;当涉及这些电子时,就需要间接交换(indirect exchange)作用三它包括超交换作用(superexchange)和RKKY(Ruderman二Kittel二Kasuya和Yosida)作用三
超交换是一种短程相互作用,它通过桥连的抗磁原子的p电子传递,能表现为铁磁或反铁磁作用;从自旋电子的密度分布来看,超交换作用有自旋极化和自旋离域两种不同机理,它是多核配合物和配位聚合物中磁相互作用发生的主要方式,对于分子磁性材料的构筑非常重要三
RKKY机理是指通过磁偶极与导电电子发生相互作用,即以导电电子为媒介而发生的交换;这种作用也能引起铁磁和反铁磁耦合,主要用于解释磁性的金属单质(如Fe二Co二Ni等)或合金的磁学性质三1.3 各向异性交换
上面所提到的直接交换和间接交换一般是各向同性的,它们只依赖于自旋的相对取向三而各向异性交换(anisotropic exchange)则对自旋相对于晶轴的相对取向敏感三考虑旋轨耦合时,就会产生各向异性交换,包括单离子各向异性和DM(Dzyaloshinski?Moriya)反对称相互作用三
单离子各向异性的交换作用是指由于晶体场的存在,旋轨耦合所导致的各向异性交换,包括Ising 模型和XY模型三其中,Ising模型被称为单轴各向异性,由于它最容易进行理论处理,所以被广泛研究,它是单分子磁体和单链磁体中最重要的一个特征三而XY模型被称为易面各向异性,也在一些体系中被观察到三CoⅡ的4T基态由于具有较大的轨道剩余和旋轨耦合,所以具有较大的各向异性;Ising和XY 这两种不同的各向异性在CoⅡ的化合物中都被观察到过三所以,对CoⅡ磁性化合物的研究相当有趣,然而也较为困难[9?10]三
DM相互作用是一种反对称相互作用,其交换机理是自旋之间通过旋轨耦合所发生的间接作用;这种作用在分子磁体研究中也非常重要,是解释弱铁磁体中自旋倾斜现象的基础三
1.4 偶极?偶极作用
上述各种交换作用均基于量子理论,另外还有一种基于经典磁矩的交换,即偶极?偶极作用(dipole?dipole interaction)三尽管偶极?偶极作用一般比超交换作用要小2~3个数量级,但在磁性体系中却起着重要作用三因为它是长程作用,所以对于大的自旋,尤其是接近有序态时形成的具有很大磁矩的磁畴,这种作用将变得非常大,从而对整个体系的磁性质产生不可低估的作用三
由以上对各种磁耦合作用的介绍可知,通过桥连配体传递的超交换以及与顺磁离子本身性质密切相关的各向异性交换在分子磁性材料中起着至关重要的作用;它们共同决定着整个材料的基本磁学性质(如磁耦合性质二各种磁现象二有序温度等)三所以,对期望具有协同作用的分子磁性材料的设计策略,主要就在于桥连配体和磁性中心的选择三桥连配体不仅要具有良好的配位能力以形成丰富多样的结构,更重要的是要能在顺磁中心之间传递足够强的磁耦合作用三由于CN-[11?13]二N-3[14?15]二HCOO-[16?17]二[N(CN)2]-[18]二NCNH-[19]等共轭小分子桥连配体在配位方式二桥连模式及磁性传递上各具特色,在分子磁性领域中受到了广泛的关注和研究[20]三磁性中心的选择也很重要,如果要获得具有大的各向异性的体系,就需要选择具有大的各向异性的离子如MnⅢ二CoⅡ二FeⅡ二VⅡ二CrⅡ二DyⅢ等;而如果要获得比较小的各向异性的体系,则常常选用如CrⅢ二MnⅡ二GdⅢ等各向同性离子三
2 磁有序[6?10]
顺磁体(paramagnet)是绝大多数分子磁性材料在室温下表现出的状态三由于其自旋间的交换作用较弱,不能克服热扰动,所有自旋随机指向,使总磁矩统计为0,不具有自发磁化三当外加磁场时,其磁矩M 随磁场在低场区以斜率为M /H 的速率线性增加,随磁场增大,增加速率降低并最终达到饱和三去除外加场后,其磁矩很快恢复为0(图1)三
磁性物质中的自旋在临界温度T c (critical temperature)以下形成各种有序磁状态三这些磁状态不仅自旋的排列方式不同,而且自旋对外场的响应以及对时间的依赖也都不相同三图2为常见的几种磁有序态的自旋取向三磁有序可以分为铁磁体二反铁磁体二亚铁磁体二自旋倾斜的弱铁磁体等三在反铁磁体中,按其磁化强度随外加磁场的变化特征,还有自旋翻转相和变磁体等三每个磁有序态都有它们各自独特的磁场响应(图1)三下面对这些磁状态做逐一简要介绍
三
图1
各种磁状态的磁化强度曲线
图2 常见的几种磁有序态的自旋取向
2.1 铁磁体 铁磁体(ferromagnet)是人们最熟悉的一类磁体三在临界温度T c (对于铁磁体,又称为Curie 温度)以下,铁磁体中的所有自旋取向平行,具有非常大的自发磁化;在T c 以下,M 随外场极快饱和,在去除外场后,M 一般不会马上降为0(对于硬磁体材料矫顽力比较大,容易保持磁化状态;而软磁体材料的矫顽力比较小,磁化状态容易改变)三
2.2 反铁磁体 由于反铁磁耦合比铁磁耦合更常见,所以反铁磁体(antiferromagnet)比铁磁体更为普遍,其中所观3 第4期高松等:分子磁性材料及其研究进展
察到的物理现象也比铁磁体中更丰富三在温度低于临界温度T c (对于反铁磁体,又称为Neél 温度T N )时,反铁磁体中自旋反平行排列;当反平行排列的自旋完全相等时,反铁磁有序则不产生净的磁矩,M 随外场几乎线性地很缓慢增加三在分子场理论(MFT)中,将反铁磁体考虑成两个相互交替的子晶格,子晶格之间磁矩反平行排列,而每个子晶格内的所有磁矩均平行排列,并使用MFT 对铁磁体的处理方法来处理单个子晶格中的磁矩三
2.3 亚铁磁体[21]
亚铁磁体(ferrimagnet)是反铁磁体中的一类,当反平行排列的两个子晶格中的自旋大小不等时,磁矩不会被抵消,依然具有净磁矩三它具有类似铁磁体的行为:在T c 以下,具有较大的净自发磁化,M 也随外加磁场很快饱和三但磁矩反平行,所以其饱和磁化强度为两个子晶格中磁矩的差三如果磁场足够大,能克服反铁磁作用,而最终达到极化的顺磁态三亚铁磁体这种有序态具有它特定的优势:①它的自旋之间为反铁磁作用,故一般具有比铁磁作用强的磁交换,因此可能获得较高的有序温度T c ;②由于其中的自旋不能完全抵消,所以,它依然具有较大的自发磁化,这和铁磁体相似三实际上,铁磁体和亚铁磁体通常都称为磁体三
现在人们主要是利用亚铁磁策略来提高T c ,得到了一些高T c 分子基亚铁磁体,如金属自由基体系V(TCNE )2四x CH 2Cl 2(T c >300K )和普鲁士蓝类似物如Cr 3[Cr (CN )6]2四10H 2O (240K ),
K 0.5V Ⅱ/Ⅲ[Cr(CN)6]0.95四1.7H 2O(350K),KV Ⅱ[Cr(CN)6]四2H 2O(376K)等[22?25]三Ruiz 等从理论上预测[26],最高的亚铁磁有序将会出现在M ⅢM′Ⅱ体系:Cr ⅢV Ⅱ(T c =315K),Mo ⅢV Ⅱ(T c =552K),Cr ⅢMo Ⅱ
(T c =355K),Mn ⅢV Ⅱ(T c =480K)或V ⅢV Ⅱ(T c =344K)等三2.4 弱铁磁体[9?10] 弱铁磁体(weak ferromagnet)通常是指一类具有类似铁磁体行为的反铁磁自旋体系三弱铁磁体中,不同子晶格上的自旋完全相等,但两个子晶格中的自旋并非平行排列,而是相互倾斜并具有一定夹角,在几乎垂直于自旋排列的方向产生较小的净磁矩,使体系具有弱的自发磁化三如果体系中存在更多子晶格系统,产生的净磁矩也可能相互抵消,这时就称为隐藏的自旋倾斜(图3)三其实, 弱”铁磁体并不一定很弱,只要具有大的倾斜角,它也能产生很大的净磁矩三比如,在倾斜角为20°时,产生的净磁矩就相当于饱和磁矩的1/3三所以,自旋倾斜的弱铁磁策略,应该可以作为设计合成分子基铁磁体的一个有效途径
三
图3摇自旋倾斜和隐藏的自旋倾斜
在很多分子体系中都发现了弱铁磁性,从零维的分子簇化合物[{Fe(Tp)(CN)3}4{M(MeCN)(H 2O)2}2]四10H 2O四2MeCN(M =Ni,Co,Mn;Tp =hydrotris(1?pyrazolyl)borate)[27],一维的链状化合物[Mn Ⅲ(salpn)NCS]n [28],二维的手性层状化合物[Mn 2(L 3)(N 3)4]n (L 3=2,5?bis(2?pyridyl)?3,4?diaza?2,4?hexadiene)[29]直至三维的叠氮桥联化合物Mn(N 3)2(4,4′?bipy)[30],多孔化合物[KCo 3(C 6H 4O 7)(C 6H 5O 7)(H 2O)2]四8H 2O [31],由二氰胺桥联的具有金红石结构的三维化合
4大学化学第27卷
物M(dca)2(M =Mn Ⅱ二Cr Ⅱ)[32],以及甲酸类化合物等[33?34]三从中我们发现,N -3二HCOO -二NCS -二N(CN)-2
(1,3模式)等不对称3原子配体有利于自旋倾斜的弱铁磁体的构筑[35]三
2.5 自旋翻转[9?10,36] 自旋翻转(spin?flop)是具有弱各向异性的反铁磁体中的一种场诱导的相变行为三它是指当平行于反铁磁体中自旋方向的外加磁场达到某一个临界场(H SF )后,磁矩从平行于易轴方向翻转到垂直于易轴方向三体系从反铁磁态一级相变到自旋翻转态,继续增加外场到第二个临界场(H c )会使得体系继续二级相变到极化顺磁态三
2.6 变磁体[9?10,36]
变磁体(metamagnet)也是随外加磁场发生相变的反铁磁体三在外磁场高于变磁临界场H c 时,体系发生从反铁磁态到铁磁态或亚铁磁态的一级相变三它的M (H )曲线具有典型的S 形三与自旋翻转需要的弱各向异性不同,变磁体系一般都具有比较大的各向异性,并且具有竞争的交换作用三变磁体中,一般存在自旋平行排列的铁磁链或铁磁层(或亚铁磁的链或层),这些链或层通过较弱的反铁磁作用而反平行排列,形成体系的反铁磁基态三高于H c 的外磁场可以克服弱的反铁磁作用,使反平行排列的链或层平行排列,体系一级相变到铁磁态或亚铁磁态三
3 磁弛豫[37]
弛豫是一个普遍的现象,它指体系在受到扰动偏离平衡态后需要经过一定的时间再建立新的平衡,它在许多体系(如液体二玻璃态二各向异性介观相二无序固体二液晶二铁电和磁材料)中都非常重要三在磁性材料中,对磁弛豫现象(magnetic relaxation)的研究是当今分子磁性领域的一个热点问题三磁弛豫的原因有很多,但所有过程都是在磁场改变后体系重新达到平衡的过程,由自旋和体系的其他自由度之间的能量交换所引起三这种过程一般具有特征的弛豫时间τ,磁矩在受到一个微扰后,经时间τ恢复到平衡值三一般热弛豫过程都受温度影响,在不同温度下具有不同弛豫时间,随温度变化的关系一般符合Arrenius 定律: τ=τ0exp(ΔE /k B T )(1)其中,τ0称为指前因子,用于表征体系弛豫的特征时间,k B 为Boltzmann 常数,ΔE 为热弛豫过程需要越过的能垒三在分子磁性材料中,对弛豫现象进行过广泛研究的主要有以下两个体系:超顺磁体系(包括单分子磁体和单链磁体等)和自旋玻璃体系三
3.1 超顺磁性[6?8]
在临界温度T c 以下,铁磁或亚铁磁体的粒子中的所有自旋形成很大的磁矩μP =M S V (V 是粒子的体积),并被各向异性能KV (K 为单轴各向异性)束缚在粒子上三当体积减小到临界体积V sp 以下时,热能kT 与KV 相当,就能扰动束缚在粒子上的磁矩,并使它们对外场的变化产生响应三此时,外场使这些磁矩平行排列,而热运动破坏这种排列,这和顺磁体的行为非常相似,由于粒子的磁矩μP 很大,相当于上千个玻尔磁子,所以这种现象称为超顺磁性(supraparamagnetism)三
超顺磁体在临界体积附近表现出慢的弛豫,其弛豫能垒为需要克服的各向异性能KV ,而指前因子τ0一般为10-9s三如果认为弛豫时间τ<τm =102s(τm 为测量时间)时体系表现出超顺磁行为,那么可得出临界体积V sp =25k B T /K ,当粒子体积小于V sp 时,就在100s 的时间尺度上表现出弛豫行为三同样可以求出T B =KV /25k B (T B 为阻塞温度,blocking temperature)三在T B 以下,τ>τm ,体系不能在测量时间内弛5
第4期高松等:分子磁性材料及其研究进展
豫回平衡态,因此会出现磁滞回线的行为;在T B 三 图4摇超顺磁粒子的温度区域 测量交流磁化率和T B以下的磁滞回线是表征超顺磁体的最简单和直接的方法三交流磁化率随温度变化曲线的特征为:在T B处,实部会出现一个峰,同时虚部出现非零值;而且不同频率下的T B不同,表现为强烈的频率依赖现象三另外,在T B以下,可以观察到明显的磁滞回线,与铁磁行为类似三该方法也是下面将要介绍的单分子磁体和单链磁体的主要表征手段三其中已报道的单分子磁体[Mn12O12(CH3COO)16(H2O)4]四2CH3COOH四4H2O的交流磁化率行为可以视为分子磁性材料中超顺磁性的典型代表[39]三 3.1.1 单分子磁体 单分子磁体(single molecular magnets,SMM)是分子磁性研究领域近30年来最重大的发现之一,一般只指具有较大单轴各向异性和较大自旋基态的簇合物,其在低温下表现出超顺磁行为三以Mn12引领的SMM不仅表现出超顺磁体所具有的慢的磁弛豫现象,而且观察到磁化强度的宏观量子隧穿效应;同时,由于SMM可以通过化学设计合成方法获得,具有可控性好二尺寸完全均一等特点,一经出现就立刻受到物理学二化学及材料科学界的极大关注三 由于单分子磁体具有大的基态自旋值和负的零场分裂常数,在T B以下每一个分子都具有较大的饱和磁矩(M s),像磁体一样 自发磁化”三从应用角度而言,单分子磁体为在分子水平信息储存,研制开发高密度信息存储器件提供了可能三这一领域最著名的两个体系是氧桥连的MnⅢ12和FeⅢ8簇状化合物三意大利的Gattaschi和美国的Christou研究组在探索和拓展Mn12系列的单分子磁体中作出了卓越贡献[40?42]三而在其他具有单离子各向异性的过渡金属离子如VⅢ,FeⅡ/Ⅲ,NiⅡ,CoⅡ等构筑的分子簇合物中,也有不少表现出单分子磁体的性质,如Fe4[43?44]二V4[45]二Fe17二Fe19二Fe10[46]二Ni12[47]二Co6[48]二Co7[49]等同金属簇,以及MnCu[50]二Mn2Ni3[51]二Fe4Ni4[52]等异金属簇化合物三Murrie对CoⅡ构筑的单分子磁体进行了详细综述[53]三在氰根桥连配合物领域,人们也合成了一些高自旋分子簇,且发现了数例氰根桥连的单分子磁体[54?56]三最近,还有研究者将具有较大各向异性的稀土离子引入该领域,尤其是DyⅢ离子备受青睐,已得到了数例具有SMM性质的化合物,如Dy2,Dy3,Dy4,Dy5以及其他包含Dy的3d?4f异金属簇等[57?59]三 目前,对单分子磁体的研究热点主要集中在两个方面:①提高基态的自旋S T;②增加弛豫能垒ΔE 和提高阻塞温度T B三迄今为止,前一个方面已经取得突破进展,基态自旋值最高的是一个Mn19化合物, 6大学化学第27卷 其自旋值高达83/2[60]三然而,在提高ΔE 和提高T B 方面的工作却进展缓慢三十几年来,Mn 12?ac 曾经 一直是T B 最高的单分子磁体,直到2007年合成出S =12二T B =4.5K 的Mn 6簇,但其T B 也仅仅只提高了1.5K,并无实质性突破[61]三 从理论上讲,要得到较高T B 的单分子磁体需要以下几个条件:①较大的基态自旋S T ,即要求团簇中的自旋尽量通过铁磁作用平行排列,或通过亚铁磁结构达到高的自旋基态;②体系具有较大的负D (体系的零场分裂参数)值,即要求整个团簇具有单轴各向异性,这就需要选用一些具有较大的负D 的离子如Mn Ⅲ二Fe Ⅲ/Ⅱ二V Ⅲ以及稀土离子等;③为保证不形成三维有序和在低温下体系只占据最大S T 的基态,还需要较大的簇内磁耦合和可以忽略的簇间磁耦合三 3.1.2 单链磁体 单链磁体(single chain magnets,SCM)是指在空间一个维度上磁性中心间具有强的磁作用,而在另外两个维度上磁作用非常弱(10-4的量级)的一维Ising 链三由于SMM 的T B 较低,距实际应用相差较远,所以提高T B 成为研究者孜孜不倦研究的一个方向,其中一个可能的途径就是增加化合物的S T 三人们发现,对自旋不能完全抵消的链状化合物而言,其理论S T 可达到无穷大,很有可能提高其T B ,从而为SCM 成为微观信息存储材料提供可能,因此诱发了人们对SCM 研究的极大兴趣三 事实上,早在1963年,Glauber 就从理论上预言了Ising 铁磁链会表现出磁弛豫现象三但直到2001年,才由Gatteschi 等从实验上证实,报道了第一个单链磁体Co(hfac)2(NITPhOMe)[62],它是一个由Co Ⅱ和氮氧自由基形成的一维螺旋亚铁磁链三以此为开端,Miyasaka 和Clérac 等采用合理设计的大位阻配体获得了异金属的Mn Ⅲ?Ni Ⅱ亚铁磁链[63],然后相继报道了Fe Ⅲ?Co Ⅱ铁磁链[64]二Co Ⅱ?Cu Ⅱ亚铁磁链[65]二Fe Ⅲ?Cu Ⅱ铁磁链[66]二同自旋Co Ⅱ弱铁磁链[67]二自由基?Dy 亚铁磁链[68]以及草酸桥联的Co Ⅱ?Cr Ⅲ铁磁链[69]等具有SCM 性质的化合物三北京大学的高松研究组在推动该领域发展上也做了一些重要工作,如2003年合成发现了首例同自旋单链磁体,该化合物由叠氮桥连Co Ⅱ离子形成[70];2007年用甲酸或叠氮桥连Mn Ⅲ3O 三核单元形成的配位聚合物,也表现出SCM 的性质[71];最近还报道了两例由超分子作用形成的单链磁体[72?73]三Miyasaka 课题组还提出一种逐步构建SCM 的合成策略,即通过共价键将SMM 沿某特定方向连接,从而控制结构的维数和磁作用;该策略可以用来设计合成1D ~3D 的网络结构,并期待表现出从经典磁性到量子磁性等多变的磁学性质[74?75]三 单链磁体的构筑需要满足3个条件:①磁链必须是Ising 链,这就需要选择具有大的单轴各向异性的金属离子,如Mn Ⅲ,Co Ⅱ,Ni Ⅱ,Dy Ⅲ等;②磁链必须有净的磁化,目前报道的有亚铁磁链二铁磁链和弱铁磁链;③链与链之间磁作用足够小,要求尽量增加链间距离,这就需要选择合适的位阻较大的配体三到目前为止,SCM 的T B 最高已经达到了15K三但从理论上而言,提高SCM 的T B 温度相对于SMM 要容易一些三根据Glauber 公式:ΔE /k B =8J F S 2T ,可以看出,增加链内的磁相互作用,有望提高其弛豫能垒,从而提高T B ;假设S T =3,J F =30K,则T B 有望超过100K,所以仍需研究者的不懈努力三 值得一提的是,最近高松研究组发现了一个单核稀土金属有机化合物(Cp *)Er(COT)[76?78],表现出单分子磁体行为三其结构中的Er 金属离子被两个不同的芳香族有机环烯配体配位,呈夹心型结构三它的磁学性质呈现出SMM 的特征:在1.8~5K,有一个蝴蝶型的磁滞,交流磁化率研究观察到两个热磁弛豫过程,而且弛豫能垒分别高达197K 和323K,其中323K 的能垒比迄今报道的簇基SMM 和SCM 的能垒高得多三这个新类型的有机金属单离子磁体的发现,为人们开辟了一个新的探索超顺磁现象的领域,也提供了一种新的合成思路三7 第4期高松等:分子磁性材料及其研究进展 8大学化学第27卷 3.2 自旋玻璃[79] 另一类不同于超顺磁体但是也表现出磁弛豫行为的是自旋玻璃(spin glass)体系三广义上讲,所有无规非共线的非晶磁体都可视为自旋玻璃三它们不具有通常的磁相变,在冻结温度T f(freezing tempera?ture)以下,是一个冻结的具有明显磁相关的无序态,并强烈地依赖于其磁化过程三在T f以上,自旋玻璃的弛豫较快;而在T f以下,由于τ的增加,自旋玻璃表现出类似长程有序的行为三 超顺磁和自旋玻璃的磁弛豫过程,可以用交流磁化率实部的频率依赖程度加以简单区分三对自旋玻璃,其实部峰值的偏移参数φ一般在0.01以下;而对超顺磁行为,φ一般在0.1的数量级三自旋玻璃现象多见于金属合金和固体氧化物体系中,近年来也在一些分子体系中观察到自旋玻璃磁行为三 (未完待续) 欢迎订阅2013年‘大学化学“ ‘大学化学“是由教育部主管二高等学校化学教育研究中心和中国化学会共同主办的教育研究性学术刊物三1986年创刊,双月刊三主要介绍化学科学的新发展,开展与教学有关的重大课题的研讨,交流教学改革经验三报导化学及其相关学科的新知识二新动向,促进教师知识更新,扩大学生知识面,为提高教学水平服务三主要栏目有:今日化学二教学研究与改革二知识介绍二计算机与化学二化学实验二师生笔谈二自学之友二国内外学术动态二化学史二书刊评介二专题讨论等三 2013年每本定价10.00元,全年出版6期,共60.00元三 全国各地邮局均可订阅,邮发代号:82?314三为方便读者订阅,本刊编辑部全年办理邮购业务,遗失补寄三 邮购地址:北京大学化学楼 大学化学编辑部(收),邮编:100871 联系电话:010?62751721,E?mail:dxhx@https://www.doczj.com/doc/7411750486.html, 网址:http:∥https://www.doczj.com/doc/7411750486.html, 微生物育种技术研究进展 摘要：生物育种是运用遗传学原理和技术对某种具有特定生产目的的菌株进行改造，去除不良性质，增加有益新性状，以提高产品的产量和质量的一种育种方法。微生物的育种技术已从常规的突变和筛选技术发展到基因诱变、基因重组和基因工程等，育种技术的不断成熟，大大提高了微生物的育种效果。但是有时候微生物育种也不是单一的一种方法，有的是需要多种方法综合使用。本文将各种微生物育种技术进行总结和细致分析。 关键词：微生物育种；诱变育种；基因重组育种；基因工程育种 1.常规育种 常规育种是以不经过人工处理，利用微生物自发突变为基础，从中筛选出具有优良性状菌株的一种育种方法一般情况下，由于DNA的半保留复制以及校正酶系的校正作用和光修复、切除修复、重组修复、诱导修复等作用，发生自然突变的几率特别低，一般为106～1010/BP，而且用于工业生产的菌株的性状往往由单一或少数基因控制，所以常规育种时间较长，工作量较大。，通过常规育种提高菌种生产能力、筛选高产菌株的效率较低，效果不明显。因此在生产实践中，常规育种的主要目的是用来纯化、复壮、稳定菌种。 2. 诱变育种 1927年MILLER发现X-射线能诱发果蝇基因突变之后人们发现其他一些因素 也能诱导基因突变，并逐渐弄清了一些诱变因素的机理，为微生物诱变育种提供了前提条件根据育种需要，有目的地使用诱变因素，可使菌株的基因发生突变以改良其生产性状.凡能诱发基因突变，并且突变频率远远超过自发突变的物理因子或化学物质被称为诱变剂。根据诱变剂的不同可以将诱变育种的方法分为：有物理因子诱变育种和化学因子诱变育种。，前者包括激光、X-射线、"r-射线、快中子等)后者主要是烷化剂（包括EMS、EI、NMU、DES、MNNG、NTG等），天然碱基类似物，亚硝酸和氯化锂在物理诱变因素中，紫外线比较有效、适用、安全，其他几种射线都是电离性质的，具有穿透力，使用时有一定的危险性,化学诱变剂的突变率通常要比电离辐射的高，并且十分经济，但这些物质大多是致癌剂，使用时必须十分谨慎.目前，多种诱变剂的诱变效果、作用时间、方法都已基本确定，人们可以有目的、有选择地使用各种诱变剂，以达到预期的育种效果. 2.1物理因子诱变 2.1.1 UV 所有传统的物理诱变手段中，使用得最为普遍的就是紫外线辐照，它是诱发微生物突变的一种非常有用的工具。对于紫外线的的作用有很多解释，但研究最清楚的是它可引起DNA结构的变化，尤其是可使DNA分子形成胸腺嘧啶二聚体，即两个相邻的嘧啶共价连接，二聚体的出现会减弱氢键的作用，引起双键结构变形，就可能影响胸腺嘧啶(T)和腺嘌呤(A)的正常配对，破坏了腺嘌呤的正常掺人，复制就在这一点上突然停止或错误地进行。如果错误地进行复制，且在新形成的链上有一个改变了的碱基次序，则在随后的复制过程中，碱基次序已改变的DNA链照常进行复制，产生了一个在两条链上碱基次序都是错误的分子而引起突变归J。利用紫外诱变的方法可选育出大量产量高，活性强的菌种，由于其设备简单，诱变效率高，操作安全而被广泛应用。白兰芳等用紫外线单因子处理、光复活处理西罗莫司产生菌Streptomyces hygro—scopicus得到了一正变株UV-8-61，效价比出发菌株提高了2—3倍。近些年来紫外线作为一种基本的诱变因子，也常常和其他一些诱变因子联合作用于微生物而提高诱变效果。胡永兰等用UV和DES(硫酸二乙酯)复合处理梧宁霉素产生菌，得到一株较高的突变株，效价比出发菌株提 磁性材料复习提纲 一、名词解释： 1、磁导率和起始磁导率： 磁导率：u=1+χ=B/（Hu ）是表征磁体的磁性、导磁性及磁化难易难度的一 个磁学量；起始磁导率：u i =（lim B/H）/u 是磁中性状态下磁导率的极限值。 2.退磁场和退磁场能量： 退磁场——当一个有限大小的样品被外磁场磁化时，在它两端出现的自由磁极将产生一个与磁化强度方向相反的磁场，起减退磁场的作用，该磁场叫做退磁场。H d =-NM 退磁场能量——磁体在其自身产生的退磁场中具有一定的位能，即为退磁场能， F d ==0.5u NM2,只与磁体的几何形状有关，是一种形状各向异性能。 3.静磁场能：任何磁体被置于外磁场（稳恒磁场or交变磁场）中将处于磁化 状态，此时磁体具有静磁能量，F d =-u M?H=-u MHcosθ。 4.磁化曲线：表示磁感应强度B、磁化强度M与磁场强度H之间的非线性关系。磁化理论常用M-H关系，工程技术多采用B-H关系。 5.剩余磁化强度M r ：当材料磁化到饱和以后，逐渐减小外磁场，M或B值也随之减小，但并不沿着初始磁化曲线返回，当外部磁场减小到零时，材料仍保留一定大小的磁化强度或磁感应强度。 6.内禀矫顽力 M H? C ：在反方向增加磁场时达到一定数值时，满足M=0或B=0， 那么该磁场强度就称为矫顽力。表征磁性材料磁化后保持磁化状态的能力。 7.退磁曲线：磁滞回线在第二象限的部分称为退磁曲线。 8.磁能积和最大磁能积：退磁曲线上每一点的B和H得乘积（BH）称为磁能 积，是表征永磁材料中能量大小的物理量。磁能积的最大值称为最大磁能积。9.抗磁性：在外磁场的作用下，原子系统获得与外磁场方向反向的磁矩的现象。 11、亚铁磁性：在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和，磁化率比铁磁性低一 些，仅为100～103数量级。 12、磁晶各向异性能：自发磁化强度矢量在铁磁体中所取不同方向时，随方向 改变的量。 13、磁滞伸缩现象：磁性材料由于磁化状态的改变，其长度和体积都要发生微 小的变化，这种现象称为磁致伸缩。 14、磁畴壁：磁畴壁是相邻两磁畴间磁矩按一定规律逐渐改变方向的过渡层。 15.技术磁化：铁磁体在外场作用下通过磁畴转动和畴壁位移实现宏观磁化 的过程称为技术磁化。 1磁性塑料的介绍~~~~~~~ 磁性塑料是高分子磁性材料中的一种。高分子磁性材料是一种具有记录声、光、电等信息并能重新释放的功能高分子材料，是现代科学技术的重要基础材料之一。 有机高分子磁性材料作为一种新型功能材料，在超高频装置、高密度存储材料、吸波材料和微电子等需要轻质磁性材料的领域具有很好的应用前景。 磁性高分子材料的出现大大改善了烧结磁体的这些缺点,它具有重量轻、有柔性、加工温度不高、结构便于分子设计、透明、绝缘、可与生物体系和高分子共容、成本低等优点,但是磁性高分子材料的磁性能较低,如何提高其磁性能成为磁性高分子材料研究的主要热点。磁性高分子材料广泛应用于冰箱、冷藏柜、冷藏车的门封磁条,标识教材,广告宣传,电子工业以及生物医学等领域,是一种重要的功能材料 特点：有机磁性材料的优点：a、结构种类的多样性；b、可用化学方法合成；c、可得 到磁性能与机械、光、电等方面的综合性能；d、磁损耗小、质轻、柔韧性好、加工性能优越；用于超高频装置、高密度存储材料、吸波材料、微电子工业和宇航等需要轻质磁性材料的领域 2磁性塑料的分类及举例 高分子磁性材料分为结构型和复合型两种：结构型磁性材料是指高分子材料本身具有强性；复合型磁性材料是指以塑料或橡胶为黏结剂与磁粉混合黏结加工而制成的磁性体。 结构型磁性材料：结构型高分子磁性材料的种类主要有：高自旋多重度高分子磁性材料；自由基的高分子磁性材料；热解聚丙烯腈磁性材料；含富勒烯的高分子磁性材料；含金属的高分子磁性材料；多功能化高分子磁性材料等. 复合型磁性材料：复合型磁性塑料是指在塑料中添加磁粉和其他助剂，塑料起黏结剂作用。磁性塑料根据磁性填料的不同可以分为铁氧体类、稀土类和纳米晶磁类。根据不同方向磁性能的差异，又可以分为各向同性和各向异性磁性塑料。 3磁性材料的应用 3.1磁性橡胶 磁性橡胶铁氧体填充橡胶永磁体曾大量用于制造冷藏车、电冰箱、电冰柜门的垫圈。北京化工研究院曾研制出专用于风扇电机的磁性橡胶，应用于计算机散热风扇。日本铁道综合技术研究所开发出利用磁性橡胶的磁性复合型减振材料。德国大陆轮胎公司将磁粉混入轮胎侧胶料形成磁性胶条，再通过轮胎胎侧扭力测量装置采用传感器从旋转轮胎胎侧的磁性胶条上采集信号，以获取大量有关汽车和路面之间力的有用数据，有利于驾驶员在不同路况下对车的控制。 3.2磁性塑料 磁性塑料又称塑料磁铁，兼有磁性材料和塑料的特性。根据填充磁粉类型可分为铁氧体类磁性塑料和稀土类磁性塑料。由于磁性塑料机械加工性能好、易成型，且尺寸精度高、韧性好、重量轻、价格便宜、易批量生产，因此对电磁设备的小型化、轻量化、精密化和高性能化有重大意义。它可以记录声、光、电信息，因而广泛用于电子电气、仪器仪表、通讯、日用品等诸多领域，如制造彩色显像管会聚组件、微电机磁钢、汽车仪器仪表、分电器垫片和气动元件磁环等。 3．3医学、诊断学领域的应用 磁性高分子微球能够迅速响应外加磁场的变化，并可通过共聚赋予其表面多种功能基团(如 实验报告 姓名：什么情况班级：F10 学号：51 实验成绩： 同组姓名：实验日期：2011- 指导老师：助教批阅日期： 磁性材料基本特性的研究 【实验目的】 1．了解磁性材料的磁滞回线和磁化曲线概念，加深对铁磁材料的主要物理量矫顽磁力、剩磁和磁导率的理解； 2．利用示波器观察并测量磁化曲线与磁滞回线； 3．测定所给定的铁磁材料的居里温度． 【实验原理】 1．磁化性质 一切可被磁化的物质叫作磁介质。磁介质的磁化规律可用磁感应强度B、磁化强度M、磁场强度H来描述，它们满足一定的关系 μr的不同一般可分为三类，顺磁质、抗磁质、铁磁质。 对非铁磁性的各向同性的磁介质，H和B之间满足线性关系，B =μH，而铁磁性介质的m 、B 与H 之间有着复杂的非线性关系。一般情况下，铁磁质内部存在自发的磁化强度，当温度越低自发磁化强度越大。如图一所示。 图一B~ H曲线图二μ~ T曲线 它反映了铁磁质的共同磁化特点：在刚开始时随着H的增加，B缓慢的增加，此时μ较小；而后便随H的增加B急剧增大，μ也迅速增加；最后随H增加，B趋向于饱和，而此时的μ值在到达最大值后又急剧减小。图一表明了磁导率μ是磁场H的函数。B-H曲线表示铁磁材料从没有磁性开始磁化，B随H的增加而增加，称为磁化曲线。从图二中可看到，磁导率μ还是温度的函数，当温度升高到某个值时，铁磁质由铁磁状态转变成顺磁状态，在曲线上变化率最大的点所对应的温度就是居里温度T C。 2．磁滞性质 铁磁材料除了具有高的磁导率外，另一重要的特性是磁滞现象．当铁磁材料磁化时，磁 感应强度B不仅与当时的磁场强度H有关，而且与 磁化的历史有关，如图3所示．曲线OA表示铁磁材 料从没有磁性开始磁化，B随H的增加而增加，称 为磁化曲线．当H值到达某一个值H S时，B值几乎 不再增加，磁化趋于饱和．如使得H减少，B将不 再沿着原路返回，而是沿另一条曲线AC'A'下降，当 H从-H S增加时，B将沿着A'CA曲线到达A形成一 闭合曲线．其中当H = 0时，|B| = Br，Br称为剩余 磁感应强度．要使得Br为零，就必须加一反向磁场， 当反向磁场强度增加到H = -H C时，磁感应强度B为零，达到退磁，HC称为矫顽力．各种铁磁材料有不同的磁滞回线，主要区别在于矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬磁材料，矫顽力小的称为软磁材料． 3．用交流电桥测量居里温度 铁磁材料的居里温度可用任何一种交流电桥测量。本实验采用如图所示的RL交流电桥， 图三RL交流电桥 在电桥中输入电源由信号发生器提供，在实验中应适当选择不同的输出频率ω为信号发生器的角频率。选择合适的电子元件相匹配，在未放入铁氧体时，可直接使电桥平衡，但当其中一个电感放入铁氧体后，电感大小发生了变化，引起电桥不平衡。但随着温度的上升到某一个值时，铁氧体的铁磁性转变为顺磁性，CD两点间的电位差发生突变并趋于零，电桥又趋向于平衡，这个突变的点对应的温度就是居里温度。实验中可通过桥路电压与温度的关系曲线，求其曲线突变处的温度，并分析研究在升温与降温时的速率对实验结果的影响。4．用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线 纳米磁性材料的制备和研究进展综述 一．前言 纳米材料又称纳米结构材料 ,是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内的材料 (1-100 nm) ,或由它们作为基本单元构成的材料 ,是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间的介观体系。磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。因此 ,纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性。 司马迁《史记》记载黄帝作战所用的指南针是人类首次对磁性材料的应用。而今纳米磁性材料广泛应用于生物学，磁流体力学，原子核磁学，机体物理学，磁化学， 天文学，磁波电子学等方面。随着雷达、微波通信、电子对抗和环保等军用、民用科学技术的,微波吸收材料的应用日趋广泛 ,磁性纳米吸波材料的研究受到人们的关注。纳米磁性材料也对人们的生产与生活带来诸多的利益。 本次综述，主要针对磁性纳米材料的制备方法和研究进展两个问题进行阐述。首先，介绍磁性纳米材料的发展历史，可以追溯到黄帝时期。其次，介绍磁性纳米材料的分类。------再次，重点介绍磁性纳米材料是怎么制备的。其制备方法一般分为三大类：1.由上到下，即由大到小，将块材破碎成纳米粒子，或将大面积刻蚀成纳米图形等。2.由下到上，即由小到大，将原子，分子按需要生长成纳米颗粒，纳米丝，纳米膜或纳米粒子复合物 3. 气相法、液相法、固相法等。第四、介绍磁性纳米材来噢的现状和发展前景。最后，将全文主题扼要总结，并且找出研究的优缺点和差距，提出自己的见解。 二、主题 1、纳米磁性材料的发展史 磁性材料是应用广泛、品类繁多、与时俱进的一类功能材料，磁性是物质的基本属性之一。人们对物质磁性的认识源远流长，早在公元前四世纪,人们就发现了天然的磁石(磁铁矿Fe3O4),，据传说，那是黄帝大战蚩尤于涿鹿，迷雾漫天，伸手不见五指，黄帝利用磁石指南的特性，制备了能指示方向的原始型的指南器，遂大获全胜．古代取其名为慈石，所谓“慈石吸铁，母子相恋”十分形象地表征磁性物体间的互作用。人们对物质磁性的研究具有悠久的历史,是在十七世纪末期和十八世纪前半叶开始发展起来的。1788年,库仑(Coulomb)把他的二点电荷之间的相互作用力规律推广到二磁极之间的相互作用上。1820年,丹麦物理学家奥斯特(Oersted)发现了电流的磁效应;同年法国物理学家安培(Ampere)提出了分子电流假说,认为物质磁性起源于分子电流。 高分子有机磁性材料 1 引言 磁性材料是一簇新兴的基础功能材料。虽然早在3000多年前我国就已发现磁石相互吸引和磁石吸铁的现象, 并在世界上最先发明用磁石作为指示方向和校正时间的应用, 在《韩非子》和东汉王充著的《论衡》两书中所提到的“司南”就是指此, 但毕竟只是单一地应用了天然的磁性材料。人类注意于磁性材料的性能特点、制造、应用等的研究、开发的发展历史尚不到100年时间。经过近百年的发展, 磁性材料已经形成了一个庞大的家族,按材料的磁特性来划分, 有软磁、永磁、旋磁、记忆磁、压磁等; 按材料构成来划分, 有合金磁性材料, 铁氧体磁性材料, 分类情况如下: 上述材料尽管种类繁多, 庞杂交叉, 但都属于无机物质的磁性材料或以无机物质为主的混合物质磁性材料。 近年来, 由于一种全新的磁性材料的面世, 使磁性材料家族喜添新成员, 这就是高分子有机磁性材料,其独特之处在于它属于纯有机物质的磁性材料。过去 一般认为, 有机高分子化合物是难于具有磁性的, 因此本身具有磁性的有机高分子化合物的出现, 就是高分子材料研究领域的一个重大突破。有机高分子磁性材料的发现被国内外专家认为是80年代末科学技术领域最重要的成果之一, 它的发现在理论和应用上可与固体超导和有机超导相提并论。有可能在磁性材料领域产生一系列新技术。 2高分子有机磁性材料的主要性能特点 由于高分子有机磁性材料既属于高分子有机材料, 又属于磁性材料, 对这类材料的研究属于交叉科学,人们对这类新型材料的研究和认识尚处于起步阶段,因此尽管专家们已对其进行了多方面的测量、试验和分析、研究, 但对其特性的认识仍很不系统、很不准确、很不全面。从现已了解到的一些测试数据和分析情况可以初步看出其主要的性能特点: (1) 该材料是采用与过去所有磁性材料的制备方法完全不同的高分子化工工艺制成的高分子有机物质,是高分子有机物再加上二茂铁的络合物, 分子量高达数千。该类材料和元件制备的主要工艺流程如图1。 有机物的主要构成元素是碳、氢、氮,结构和化学性能十分稳定。将磁粉加工 磁性高分子材料的制备及应用 摘要 磁性高分子材料分为复合型和结构型两类,分别阐述了复合型和结构型磁性高分子材料的研究和应用现状,强调了磁性高分子材料的发展意义,本文旨在探讨有关高分子磁性材料制备、性质及应用的最新研究成果。并对其理论和应用领域的开拓前景进行了展望。 关键字磁性高分子功能材料制备方法应用 前言 磁性材料是古老而用途十分广泛的功能材料，最早人们使用的磁性材料大多由天然磁石制成的,后来开始利用磁铁矿烧结成磁性材料,其中以含铁族和稀土元素为主,由于其资源丰富、价格低廉、磁性能好等原因,目前仍在工业电器以及电动设备中得到广泛应用,但是因其密度大、脆硬、变形大、难以制成精密制品等缺点,所以对高分子磁性材料的研究成为一个重要方向。近来对结构型磁性高分子材料的研究取得了进展,合成了许多有机磁性高分子材料磁性聚合物微球自70年代中后期以来便受到了国内外学者的普遍关注，有关磁性聚合物微球的制备和应用的研究论文逐年增加，国外学者针对磁性聚合物微球的制备及在生物医药工程靶向药物临床医学等领域的应用也申请了不少的专利，有些已经商品化。 磁性高分子材料的分类 磁性高分子材料通常可分为复合型和结构型两种。复合型磁性高分子材料是已实现商品化生产的重要磁性高分子材料,能够作为功能材料应用的主要有磁性橡胶、磁性塑料、磁性高分子微球磁性聚合物薄膜等。复合型磁性高分子材料中的磁性无机物主要是铁氧体类磁粉和稀土类磁粉。稀土磁粉出现后,树脂粘结磁体飞速发展。作粘结剂的高分子主要是橡胶、热固性树脂和热塑性树脂。橡胶类粘结剂主要用于柔性复合磁体的制造,但与塑料相比,一般成型加工困难。热固性粘结剂一般用环氧树脂、酚醛树脂。磁性高分子微球所采用的高分子材料主要是蛋白质、生物多糖、脂类等生物高分子和人工合成的接有各式各样功能基团的合成高分子。目前国内外研究较多的是以核径迹蚀刻膜为基板的纳米磁性材料,它实际上是采用模板法,以聚碳酸酷核径迹蚀刻膜为基体,在其中电沉积磁性粒子,利用其规整膜孔来控制得到的有序纳米磁性材料。 磁性高分子材料的研究现状 1复合型磁性高分子材料 复合型磁性高分子材料主要是指在塑料或橡胶中添加磁粉和其他助剂,均匀混合后加工而成的一种复合型材料。复合型磁性高分子材料根据磁性填料的不同可以分为:铁氧体类、稀土类和纳米晶磁粒类。根据不同方向上的磁性能的差异,又可以分为各向同性和各向异性磁性高分子材料。能够作为功能材料应用的主要有磁性橡胶、磁性塑料、磁性高分子微球、 磁性材料 引言 磁性材料作为重要的基础功能材料，已广泛用于信息、能源、交通运输、工业、农业及人们日常生活的各个领域，对社会进步和经济发展起着至关重要的推动作用。人们习惯按矫顽力的高低，对磁性材料进行分类：矫顽力大于1000A／m则称为硬磁材料，当硬磁材料受到外磁场磁化后，去掉外磁场仍能保留较高的剩磁，因此又称之为永磁材料或恒磁材料；矫顽力小于lOOA／m则称为软磁材料；矫顽力100A／m 1、检索课题名称：分子磁性材料研究 2、课题分析： 中文关键词：1材料2磁性3分子 英文主题词：1.molecular magnetism 2.material 3、选择检索工具：《美国工程索引》（Ei village2） 4、构建检索策略：.molecular *magnetism *material 5、简述检索过程： 选择快速检索，输入检索词：第一、molecular；第二、magnetism；第三、material检索结果18179篇 6、根据检索结果选择3条记录 根据检索结果，浏览题录哭确定该文献的收藏单位（图书馆或情报所、信息中心等）从而可以进一步确定是否索取或借阅、复制原文。 Search results：18179 records in compendex for 1969—2011 ((((molecular) WN All fields) AND ((magnetism) WN All fields)) AND ((material) WN All fields)) 1. Investigating molecular magnetism with polarized neutrons Ressouche, E.(Dept. Rech. Fond. Matiere Cond., SPSMS-MDN, CEA/Grenoble, 17 rue des Martyrs, 38054 Grenoble Cédex 9, France) Source:Physica B: Condensed Matter, v 267, p 27-36, June 1999 Database: Compendex Abstract- Detailed- Cited by in Scopus (7) 2. Molecular magnetism: A basis for new materials Gatteschi, Dante(Univ of Florence, Florence, Italy) Source:Advanced Materials, v 6, n 9, p 635-645, Sept 1994 Database: Compendex Abstract- Detailed- Cited by in Scopus (359) 3. FT pulsed ESR/electron spin transient nutation spectroscopy in the study of molecular based magnetism: Applications to high-spin polymers and ferromagnetic materials Takui, Takeji (Osaka City Univ, Osaka, Japan); Sato, Kazunobu; Shiomi, Daisuke; Itoh, Koichi; Kaneko, Takashi; Tsuchida, Eishun; Nishide, Hiroyuki Source:Molecular Crystals and Liquid Crystals Science and Technology Section A: Molecular Crystals and Liquid Crystals, v 271, p 191-212, 1995 Database: Compendex Abstract- Detailed 阅读文献： 1-3 of 3 seleted records from Compendex for ((((molecular) WN All fields) AND ((magnetism) WN All fields)) AND ((material) WN All fields)) Remove1.Investigating molecular magnetism with polarized neutrons Ressouche, E.1Source: Physica B: Condensed Matter, v 267, p 27-36, June 1999; ISSN: 09214526; DOI: 10.1016/S0921-4526(99)00063-0; Conference:Proceedings of the 1998 2nd International Workshop on Polarised Neutrons for Condensed Matter Investigations, PNCMI '98, September 21, 1998 - September 23, 1998; Sponsor: Centre National de la Recherche Scientifique; Commissiariat a l'Energie Atomique; Conseil 有机磁性材料研究综述 摘要:有机磁性材料是最近二十多年发展起来的新型的功能材料,因为其结构的多样性,可用化学方法合成,相比传统磁性材料具有比重低、可塑性强等等优点，因此在新型功能材料方面有着广阔的应用前景。本文综述了高分子有机磁性化合物的发展和研究近况，及其有机高分子磁性材料的分类及其应用前景。 关键词：有机磁性材料结构型复合型 Review on the research of organic magnetic material Abstract: organic magnetic material is a new functional material in recent twenty years, because of the diversity of its structure, synthetized by chemical method , compared with the traditional magnetic materials with a low specific gravity, high plasticity, and so on, so it has a broad application prospect in the new functional materials.This paper reviews the development and research status of high polymer organic magnetic materials’compounds, classification and its application prospect. Key word: organic magnetic material intrinsic complex 综述与专论 分子蒸馏技术及其应用的研究进展 陈立军陈焕钦 (华南理工大学化学工程研究所,广州510640 摘要分子蒸馏是一种在高真空下进行的特殊蒸馏技术。分子蒸馏是一项国内外正在工业化开发应用的高新分离技术,尚未实现大规模的工业化。分子蒸馏技术同普通蒸馏技术的差别很大。介绍了分子蒸馏基本原理、技术特点、主要装置和优势。此外还详细介绍了分子蒸馏技术在国内外的应用新进展,并提出了未来分子蒸馏领域的重点研究方向。关键词 平均自由程分子蒸馏应用进展R esearch Progress in the T echnique of Molecular Distillation and its Application Chen Lijun Chen H uanqin (R esearch I nstitute of Chemical E ngineering ,Southern China U niversity of T echnology ,G uangzhou 510640 Abstract The m olecular distillation (short -path distillation or unobstructed distillation is a special separation technique of liquid -liquid and a special distillation technique under the high vacuum.It is an industrializing Hi -tech at home and abroad and not used in 玉米分子育种研究现状 王玲琼 （河西学院农业与生物技术学院，甘肃张掖 734000） 摘要：随着分子遗传学的发展和实验能力的提高，分子标记随之出现并且发展迅速，尤其是在玉米遗传育种上的应用。本文通过阅读大量的文献，介绍了分子标记育种在玉米遗传图谱的构建及基因定位、杂种优势群划分、优良品种的获得等方面的应用。 关键词：SSR AFLP 分子标记玉米育种 1.序言 在学习《植物分子育种技术》的课程中，认识到了分子标记在玉米育种中的重要性，但具体内容仍不了解，所以通过查阅文献增进对分子标记的了解，并将了解的内容进一步整理，写了这篇读书报告。分子标记直接表现在DNA水平上，是一种在分子遗传学快速发展而产生的技术。玉米是重要的粮食与饲料作物, 是世界三大作物之一。但是由于对玉米中许多性状的遗传机制缺乏了解, 从而限制了玉米产量的提高与品质的改善, 阻碍了玉米育种工作的进程。建立在分子遗传学基础上的分子标记技术的迅速发展,促进了作物育种研究各个领域的发展。 2.分子标记概述 分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种新的较为理想的遗传标记形式。随着分子生物学的快速发展，分子标记也同样得到非常迅速发展。根据分子标记所依赖的的生物技术的不同，分子标记经历了三代的变化。1974，Graz- dicker 等人在鉴定温度敏感表形的腺病毒DNA突变体时，利用经限制性内切酶酶解后得到的DNA片断的差异，首创了DNA分子标记，即第一代分子标记——限制性片断长度多态性标记（restrictionfragment lengthpolymorphism，RFLP）。第一代分子标记主要是以分子杂交技术为基础的分子标记，1982 年Hamade发现第2 代DNA 分子标记——简单序列重复标记（Simplesequence repeat，SSR）。第2代分子标记是以聚合酶链式反应（PCR）为基础建立。1990年Williams和welsh 等人发明了随机扩增多态性DNA标记（randomly amplified polymorphic DNA，RAPD）和任意引物PCR（arbitrary primer PCR，AP-PCR）。1991 年Adams 等建立了表达序列标签（expressed sequen- cetag，EST）标记技术。1993 年Zabeau 和Vos 合作发明了扩展片断长度多态性标记（Amplified fragment lengthpolymorphism，AFLP）。1994 年Ziekiewicz 等发明了简单重复间序列标记（inter-simple sequence repeat，ISSR）。1998 年在人类基因组计划的实施过程中，第3代分子标记——单核苷酸多态性（single nucleotidep- 磁性材料的研究现状与应用 磁性材料是功能材料的重要分支，利用磁性材料制成的磁性元器件具有转换、传递、处理信息、存储能量、节约能源等功能，广泛地应用于能源、电信、自动控制、通讯、家用电器、生物、医疗卫生、轻工、选矿、物理探矿、军工等领域,尤其在信息技术领域已成为不可缺少的组成部分。 磁性材料大体上分为两类：其一为铁磁有序的金属磁性材料；其二绝大多数为亚铁磁有序、具有半导体导电性质的非金属磁性材料。磁性材料的发展过程大致可分为三个阶段：50年代以前主要研究金属磁性材料；50到80年代为铁氧体的黄金时代，除电力工业外，各领域中铁氧体占绝对优势；90年代以来，纳米磁性材料崛起。磁性材料由3d过渡族金属与合金的研究扩展到3d-(4f,4d,5d,5f)合金与化合物的研究与应用。同时，磁性功能材料也得到了显著的进展。 一、磁性的描述 磁及磁现象的根源是电流，或者说磁及磁现象的微观机制是电荷的运动形成原子磁矩造成的，而且，所有的物质都是磁性体，只是由于构成物质的原子结构不同，而显示出的磁学性能不同。有铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性、顺磁性、抗磁性以及无磁性等。描述材料的磁性的物理量有磁化强度M、磁化率χ、磁感应强度B、磁导率μ。 根据物质磁化率的符号和大小，可以把物质的磁性大致分为五类：抗磁体、顺磁体、铁磁体、亚铁磁体和反铁磁体。影响材料性质的有磁化强度随温度的变化。即在不同温度下，磁化强度不同的性质。铁磁材料的自发磁化在居里温度Tc处发生相变，Tc以下为铁磁性，而Tc以上铁磁性消失。同样亚铁磁性材料也具有类似的特性。另外一个必须注意的因素便是磁各向异性，即磁学特性随材料的晶体学方向不同而不同的性质，典型特征便是在不同方向施加磁场会测得不同的磁滞回线。 磁性材料的基本特征可以分为两大类： (1)完全由物质本身(成分组分比)决定的特性。主要有饱和磁化强度Ms和磁感应强度Bs; (2)由物质决定,但随其晶体组织结构变化的特性。主要有磁导率、矫顽力Hc和矩形比Br/Bs，以及磁各向异性。 由此，利用和开发磁性材料就需要有分析技术和加工工艺两个方面的进展。从历史上而言，按材料加工技术进展区分，大体可有以下几个阶段： (1)熔炼铸造技术，获得铁及其合金等软磁和永磁材料。 (2)粉末冶金，开发绝缘性磁性材料、陶瓷材料和稀土永磁材料。 (3)真空镀膜，开发了镀膜磁性材料及非晶磁性材料，制成磁纪录介质及微磁学器件。 (4)单原子层控制技术，制备了定向晶体学取向型、巨磁电阻多层膜、人工超晶格等有特殊用途的磁性材料。 而磁性材料的开发和利用，也就是采取以上这几种技术工艺方法来加强所需要的性能，抑制不利于所需性能的因素。 二、软磁材料和永磁材料 软磁材料，也是高磁导率材料，是应用中占比例最大的传统磁性材料，多用于磁芯。是指由较低的外部磁场强度就可获得很大的磁化强度及高密度磁通量的材料，对这种材料的基本要求是： (1)初始磁导率μi和最大磁导率μm要高，以提高功能效率； (2)剩余磁通密度Br要低，饱和磁感应强度Ms要高,以节省资源并迅速响应外磁场； (3)矫顽力Hc要小，以提高高频性能； (4)铁损要低以提高功能效率； 国内磁性材料业状况和前景 1中国磁体产业的发展历程 目前，全球的经济已进入了一个信息时代，作为一种功能材料，磁性 材料所占的地位越来越重要。当前主要的商品磁体共有4类：20世纪 30年代开发的铝-镍-钴永磁（AlNiCo）；50年代初期开发的铁氧体磁体；60年代末开发的钐-钴磁体（Sm-Co），包括第一代稀土永磁－SmCo5和第二代稀土永磁－Sm2Co17；80年代初开发的稀土永磁钕铁硼（Nd-Fe-B）。而稀土永磁，特别是钕铁硼是磁性材料里最重要的一部分，在永磁材料中发展最快，平均以每年10％的速度增长。中国磁体 产业在中国的出现远较西方发达国家晚，起始期是1969年到1987年 之间。因为当时的稀土永磁钐钴磁体的高成本、国内市场的需求量少，所以到八十年代初还没有形成自己的磁体工业。1987～1996的十年是 中国磁体产业开始发展的第一阶段，其特点是起点低：因为投资小， 设备简陋，生产设备基本完全是国产的，经营理念落后，仍局限于小 生产的模式。 1997～2002的五年是中国磁体产业发展的第二阶段，其特点是起点远高于前一阶段：投资强度大，引进一部分国外的先进技术设备，能够 按先进的工艺路线组织生产，产品质量一般属中低档。2003年起，中 国磁体产业的发展将进入第三阶段。企业建立的特点将是“三高”， 即高起点、高投入、高回报：1）产品瞄准特定用途所需的高档磁体； 投资规模巨大，引进整条先进生产线；2）按现代化管理的理念，组织 集约式分段联营的大生产：磁体生产分为两段—母合金/粉料的生产和 磁体制备，投资显著降低，效益则大为提升；3）按资本运作的规律运营，从而保证磁体产业较高的回报率。特别是有可能从国外引进最先 进的或采用国产先进生产线，生产高档的磁体产品。 进入21世纪，发达国家的磁体生产因为成本过高，已难以为继，世 界磁性材料行业纷纷向中国或第三世界地区转移，中国作为首选的国家。世界一些著名的磁性材料制造企业看好中国，如日本的TDK、FDK、 分子蒸馏技术的原理和应用 分子蒸馏技术简介 分子蒸馏是一项较新的尚未广泛应用于产业化生产的分离技术，能解决大量常规蒸馏技术所不能解决的题目。分子蒸馏是一种特殊的液－液分离技术，能在极高真空下操纵，它依据分子运动均匀自由程的差别，能使液体在远低于其沸点的温度下将其分离，特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物系的分离。由于其具有蒸馏温度低于物料的沸点、蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等特点，因而能大大降低高沸点物料的分离本钱，极好地保护了热敏性物质的特点品质，该项技术用于纯自然保健品的提取，可摆脱化学处理方法的束缚，真正保持了纯自然的特性，使保健产品的质量迈上一个新台阶。 分子蒸馏技术，作为一种对高沸点、热敏性物料进行有效的分离手段，自本世纪三十年代出现以来，得到了世界各国的重视。到本世纪六十年代，为适应浓缩鱼肝油中维生素Ａ的需要，分子蒸馏技术得到了规模化的产业应用。在日、美、英、德、苏相继设计制造了多套分子蒸馏装置，用于浓缩维生素Ａ，但当时由于各种原因，应用面太窄，发展速度很慢。但是，在过往地三十多年中，人们一直在不断地重视着这项新的液－液分离技术的发展，对分离装置精益求精、完善，对应用领域不断探索、扩展，因而一直有新的专利和新的应用出现。特别是从八十年代末以来，随着人们对自然物质的青睐，回回自然潮流的兴起，分子蒸馏技术得到了迅速的发展。 对分子蒸馏的设备，各国研制的形式多种多样。发展至今，大部分已被淘汰，目前应用较广的为离心薄膜式和转子刮膜式。这两种形式的分离装置，也一直在精益求精和完善，特别是针对不同的产品，其装置结构与配套设备要有不同的特 点，因此，就分子蒸馏装置本身来说，其开发研究的内容尚十分丰富。 在应用领域方面，国外已在数种产品中进行产业化生产。特别是近几年来在自然物质的提取方面应用较为突出，如：从鱼油中提取EPA与DHA、从植物油中提取自然维生素E等。另外，在精细化工中间体方面的提取和分离，品种也越来越多。 我国对分子蒸馏技术的研究起步较晚，八十年代末期，国内引进了几套分子蒸馏生产线，用于硬脂酸单甘酯的生产。国内的科研职员也曾经作过一些研究，但未见产业化应用的报道。 分子蒸馏成套产业化装置具有设计新奇、结构独特、工艺先进，可明显进步分离效率。从小试到产业化生产又到小试的反复循环实验探索中，特别解决了产业化生产中轻易出现的突出题目。如有效地解决了物料返混题目，明显地进步了产品质量，创造性地设计了有补偿功能的消息密封方式；实现了产业装置高真空下的长期稳定运行。该项技术属国内领先、国际先进。 截止目前为止已经开发的产品有二十余种，如：硬脂酸单甘酯、丙二醇酯、玫瑰油、小麦胚芽油、米糠油、谷维素等。并已确定了应用分子蒸馏技术的有关工艺条件，为进行产业化生产奠定了基础。 分子蒸馏的原理和装置的结构决定其有如下特点： １、分子蒸馏的操纵温度远低于物料的沸点： 由分子蒸馏原理可知，混合物的分离是由于不同种类的分子溢出液面后的均匀自由程不同的性质来实现的，并不需要沸腾，所以分子蒸馏是在远低于沸点的温度下进行操纵的，这一点与常规蒸馏有本质的区别。 ２、蒸馏压强低： 由于分子蒸馏装置独特的结构形式，其内部压强极小，可以获得很高的真空，因此分子蒸馏是在很低的压强下进行操纵，一般为×10-1Pa数目级（×10-3为托数目级）。 分子标记在番茄抗性育种中研究进展 摘要：本文综述了近年来RFLP RAPD SSA AFLP CAPS和SNP分子标记技术在番茄抗性育种上的应用，分析了目前的研究进展，对今后研究的重点进行了讨论。 关键词：分子标记；番茄；抗性；进展。 Molecular marker in tomato resistance breeding research progress in Abstract: This paper reviewed recent RFLP RAPD SSA AFLP CAPS and SNP in the application of tomato resistance breeding, analysis of the current research progress, the focus of the future research are discussed. Key words: Molecular markers; tomato; resistance; progress. 番茄既是蔬菜也是水果, 其中含有丰富的维生素C对心血管有良好的保护作用；番茄红素具有良好的抗氧化作用,能清除体内废物,增加免疫力。它也是营养师大力提倡的减肥食品。它早已成为人们日常生活中的不可缺少的食物。 随着遗传学的发展,遗传标记的种类和数量也在不断增加。形态标记、细胞学标记、生化标记都是以基因表达的结果(表现型)为基础,是对基因的间接反映;而DNA分子标记则是DNA水平遗传变异的直接反映。与表型标记相比,DNA分子标记具有能对各发育时期的个体、组织、器官甚至细胞作检测,既不受环境的影响,也不受基因表达与否的限制;数量丰富;遗传稳定;对生物体的影响表现“中性”以及操作简便等特点。分子标记的所有这些特性,奠定了它具有广泛应用性的基础。本文在介绍一些常用的DNA分子标记技术基础上,综述分子标记应用于番茄遗传育种研究的新进展,并就我国今后番茄分子育种主要研究方向进行讨论。 分子标记的介绍 分子标记的概念:广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质。狭义分子标记是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段。 在番茄遗传育种研究工作中使用的DNA分子标记主要涉及基于Southern杂交的限制性片段长度多态性标记( RFLP)、基于PCR技术的DNA扩增方法的随机扩增多态性DNA标记( RAPD),简单重复序列标记(SSR)、以及基于PCR与酶切相结合的扩增片段长度多态性标记(AFLP)、切割扩增的多态性序列标记(CAPS)和单核苷酸多态性(SNP) 等。 2.分子标记基本原理 RFLP(限制性片段长度多态性, restriction fragment length polymorphism,简称RFLP)基本原理是:植物基因组DNA经限制性内切酶酶切后,通过电泳将大小不同的酶切片段按照各自的长度分离,通过Southern吸印与标记的探针杂交,放射自显影检测酶切片段的多态性,此方法稳定可靠。 RAPD(随机扩增的DNA多态性，random amplified polymorphic DNA,简称RAPD)是以基因组总DNA为模板,利用随机引物对模板进行PCR扩增得到多态性DNA片段,然后通过电泳检测片段的多态性,以此来诊断生物体内在基因排布与外在性状表现规律的技术。它基于PCR,无需预先知道DNA序列信息。 简单重复序列(simple sequence repeats,简称SSR)又叫微卫DNA( microsatellite DNA)。所谓微卫星是由2~ 6bp的重复单位串联而成,一个微卫星长度一般小于100bp,不同品种或个体核心序列的重复次数不同,但重复序列两端序列多是保守的单拷贝序列,通过PCR扩增其间的核心微卫星DNA序列,利用电泳分析不同基因型个体在每个SSR位点上的多态性。 AFLP (扩增片段长度多态性，amplified fragments length polymorphism,简称AFLP)原理是把限制性酶切片段通过PCR反应进行扩增,再把扩增好的酶切片段通过聚丙烯酰胺凝胶等高分辨率的分析胶电泳,最后检出片段的多态性。微生物育种技术研究进展
磁性材料
磁性塑料的综述
磁性材料基本特性的研究
纳米磁性材料的制备和研究进展综述教案资料
高分子有机磁性材料
磁性高分子材料的制备及应用
磁性材料研究进展
分子磁性材料研究
有机高分子磁性材料研究综述
分子蒸馏技术及其应用的研究进展(精)
玉米分子育种研究现状
磁性材料的研究现状与应用
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