具有D3对称性的M5L6型超分子簇的设计、合成与磁性质研究的开题报告

具有D3对称性的M5L6型超分子簇的设计、合成与磁性质研究的开题报告一、选题背景及意义M5L6型超分子簇是一类受到广泛关注的分子簇，具有多种优异的性能，例如良好的光、电、热学性质、磁学性质和分子识别能力等。这类分子簇中，围绕着一个中心金属离子通过配位键连接的六配体构成一个具有D3对称性的外貌，形态上类似“圆柱状分子”。此类型簇分子在材料科学与化学领域有重大的应用价值，例如作为磁记录材料、发光材料、催化剂等方面。因此，本课题旨在探究具有D3对称性的M5L6型超分子簇的设计、合成及其磁学性质研究，为实现在新型材料领域的工程化、系统化以及多角度创新应用提供技术支持。二、主要研究内容本课题主要从以下几个方面着手进行研究：1）设计合适的配体：通过分析真空中的密度泛函理论（DFT）计算，以及分子动力学模拟，探究在具有D3对称性的簇分子形态中，如何合理地设计配体类型和形态。2）材料合成：本课题计划采用半合成和全合成的方法来制备该超分子簇材料。3）表征分析：采用X射线衍射、核磁共振、元素分析和透射电镜等分析方法对所合成的新材料进行表征。4）磁性质研究：利用磁学测量仪测量该超分子簇材料的磁学性质，了解其磁性质与结构之间的关系。三、预期研究成果本课题的预期成果包括以下方面：1）成功设计合成一种具有D3对称性的M5L6型超分子簇。2）分析该超分子簇的结构和粘合能。3）探究该超分子簇的磁学性质与结构之间的关系，为材料磁性的调控提供一定的科学依据。4）为该超分子簇在材料领域的应用提供一定的技术支持与理论指导。四、研究难点及对策1）设计配体的合理性：采用分子模拟工具来探究在具有D3对称性的簇分子形态中，如何合理地设计配体类型和形态，并通过实验验证，提高配体设计的精度和可靠性。2）合成方法的优化：针对所选的材料合成方法，需要经过反复实验、优化才能得到良好的反应条件和背景。应依据实验结果持续进行合成方法操作优化。3）磁性测量的精度：对于磁性测量的精度，需要对实验仪器的性能进行细致检验。同时，在实验设计中，尽量采用高效的实验操作技术和磁学测量技术，一遍性能提高磁性测量的精度。五、进度安排本课题计划在一、二、三年内完成以下研究内容：1）第一年：设定研究目标，搜集相关文献，设计合适的配体，并确定制备方案。2）第二年：研制所选配体的合成方法，进行中间体的制备，并进行超分子簇材料的全合成或样品半合成。3）第三年：对新合成的超分子簇材料进行表征分析和磁性质研究，获取相关数据并进行分析，并完成学位论文撰写。六、参考文献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