李 壯，田佳樂，陳佳銀，孫 琳，王 勇

(河南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院, 河南 開封475004)

近年來，稀土Ln3+離子因其具有強自旋軌道耦合效應(yīng)和磁各向異性成為構(gòu)建單分子磁體(SMMs)的理想金屬位點[1-2]，材料學(xué)家已經(jīng)構(gòu)筑了一系列較高性能的單核Ln-SMMs[3-4]。單分子磁體具有類似于傳統(tǒng)塊狀磁體的磁性，它們的區(qū)別在于單分子磁體的磁性起源于分子水平[5]。SMMs在自旋電子學(xué)、量子計算和數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域中都有較為廣泛的應(yīng)用[6]。而能夠在接近或高于液態(tài)氮的溫度下工作的SMMs已經(jīng)被廣泛報道，這突破鞏固了單分子磁體在下一代磁性器件制備中的潛力[7]。其中Ln3+離子又是對晶體場效應(yīng)極為敏感的元素，即它們對任何結(jié)構(gòu)變化都很敏感，因此增加了使用SMMs作為分子開關(guān)的可能性[8]。

由于鑭系元素的光學(xué)性質(zhì)會受到如溫度、濕度以及電場和磁場等環(huán)境因素的影響，因此可以將光作為操縱SMMs旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的一種手段，同時利用所產(chǎn)生的光致發(fā)光變化來收集有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)的關(guān)鍵信息并監(jiān)視其運行情況[9-10]。目前已經(jīng)有很多關(guān)于鑭系元素單分子磁體的綜述報道，最新研究也發(fā)現(xiàn)了擁有較高能壘(1 815 K)的單核Dy化合物和已知最高阻塞溫度(80 K)的化合物，這些內(nèi)容會在后面的部分提及。此外，將SMMs作為發(fā)光性質(zhì)化合物的詳細分類也很少受到關(guān)注。因此，按照鑭系元素單分子磁體的性質(zhì)類型進行分類，總結(jié)了關(guān)于多功能鑭系單分子磁體研究進展的相關(guān)報道，對SMMs作為自旋電子器件所面臨的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展方向進行了總結(jié)和討論，并展望了進一步開發(fā)高性能SMMs的方法。

1 鑭系元素的一般性質(zhì)

盡管鑭系元素包含在稀土元素中，但實際上其本身并不是那么“稀有”。某些鑭系元素在地殼中的含量與某些常見的工業(yè)金屬相似，并且比黃金和鉑金等貴金屬的含量高幾個數(shù)量級。例如，鈰在自然產(chǎn)出方面可以與銅，鎳，鈷和鎵相媲美。盡管鑭系元素相對豐富，但由于許多鑭系元素表現(xiàn)出相似的理化性質(zhì)，因此在分離和純化方面面臨著一些困難[12]。提純鑭系元素的多項實驗也證明，這是一個高代價且逆環(huán)境的過程[13-14]。

鑭系元素的金屬具有[Xe] 6s24fn + 1類型的電子構(gòu)型。但鈰，釔和镥是例外，它們的一個5d軌道被一個電子占據(jù)。正三價是鑭系金屬常見的氧化態(tài)，其電子構(gòu)型為[Xe] 4fn。某些鑭系元素還具有+2和+4氧化態(tài)，這是由于它們的4f軌道接近全空，半滿或全滿的狀態(tài)。盡管這些鑭系離子表現(xiàn)出特殊的理化特性,但由于大部分鑭系元素在三價氧化態(tài)都能表現(xiàn)出有利于SMMs形成的性質(zhì)，故主要將Ln3+離子作為討論和研究對象。

Ln3+離子的順磁性質(zhì)源于其大量未配對的4f電子(大的基態(tài)自旋)。盡管這解釋了這些元素的固有順磁性，但鑭系化合物所顯示的慢弛豫行為是由于該特征及其磁各向異性相結(jié)合而產(chǎn)生的[15]。

通過分析4f軌道的能級結(jié)構(gòu)，可以全面了解Ln3+離子的性質(zhì)。鑭系元素的4f軌道不直接參與成鍵，但可以通過與匹配物的軌道混合使鍵長變短,鍵能增加[16]。占據(jù)晶體位置的Ln3+離子的能級結(jié)構(gòu)由其特定配位環(huán)境的貢獻總和給出(圖1)。

圖1 自由Ln3+與配體場下Ln3+的軌道能級圖(每種相互作用的特征量級以波數(shù)表示；S、L和J分別描述總自旋角動量，總軌道角動量和總角動量的量子數(shù))[9]

庫侖相互作用(電子之間)，自旋軌道耦合和配體場效應(yīng)被視為對中心場哈密頓量的擾動。要了解Ln3+配合物的光吸收和發(fā)射，應(yīng)考慮自旋軌道耦合和配體場效應(yīng)[17]。在設(shè)計Ln3+配合物的過程中，需要注意的是配體場的強度和方向性，可通過選擇一個或多個配體來簡單地對其進行調(diào)節(jié)。由配體配位產(chǎn)生的電場是上述擾動中對中心場哈密頓量最小的強度，它可以提升2S + 1LJ電子能級的簡并性[18]。S和L是描述系統(tǒng)自旋和軌道總角動量的量子數(shù)，而J(總角動量)可以取任何整數(shù)值|L+S|≤J≤ |L+S|。由于4f軌道具有“隱藏”性質(zhì)，因此與5d軌道的雜交較差，配體場誘導(dǎo)的分裂幅度很小(約102cm-1)(圖1)。

每個Stark能級由一個特定的MJ編號標(biāo)識，該編號投影于J的方位角。在量子力學(xué)方面，對于奇數(shù)電子構(gòu)型，配體不能完全提升2S + 1LJ水平的簡并性。因此每個Stark能級至少保持雙重簡并(Kramers doublet)，這是觀察單分子磁體一類行為所需的關(guān)鍵。根據(jù)Zeeman效應(yīng)，只有施加磁場才能引起這些能級的進一步分裂?；鶓B(tài)的Stark分裂及其與Zeeman效應(yīng)的相互作用在描述單分子磁體的性能中至關(guān)重要[19]。

2 單分子磁體領(lǐng)域的進展

2.1 多核體系與單離子體系

鑒于SMMs所涉及的經(jīng)典力學(xué)原理與量子力學(xué)原理之間復(fù)雜的相互作用，該科學(xué)領(lǐng)域的研究人員反復(fù)研究了其生成最佳系統(tǒng)的方法(圖2)。

一般法律對于投資者的保護力度是不相同的，因此投資正自身在參與市場的時候以及對于相關(guān)產(chǎn)品的接受程度也就會出現(xiàn)很大的差異。通常情況下法律將股東以及投資者保護得越好其市場就會變得越發(fā)達，這樣其結(jié)構(gòu)就會變?yōu)槭袌鲋鲗?dǎo)。另外要是法律能夠?qū)⑹袌鲋械牟粚ΨQ信息進行改變，這一改變的程度越高就會使得投資的效率變得越高。最后法律的完善就會將證券發(fā)行的成本降低，并且減少一些機會主義的行為，促進金融市場的發(fā)展。要是法律不健全的話就會出現(xiàn)銀行主導(dǎo)金融的現(xiàn)象。由此能夠發(fā)現(xiàn)法律在對其市場秩序以及市場行為等方面的影響存在一定差異，該差異影響著該結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。

圖2 高性能SMMs設(shè)計和研究進展(重點介紹了多年來策略的轉(zhuǎn)變，以及每個系列中達到的最高阻塞溫度)[9]

第一個表現(xiàn)出傳統(tǒng)磁體特性的分子是以十二金屬錳-乙酸鹽絡(luò)合物的形式被發(fā)現(xiàn)的，通常稱為{Mn12}[20]，因此在這之后的一段時間內(nèi)，許多研究致力于大型的基于多核過渡金屬的團簇。那時主要依靠該自旋參數(shù)來實現(xiàn)顯著的能壘，該能壘將使磁矩產(chǎn)生熱逆。該方法的本質(zhì)是爭奪最高自旋基態(tài)分子[21-23]。在之后的研究中，發(fā)現(xiàn)了調(diào)整系統(tǒng)的磁各向異性對設(shè)計高性能SMMs的重要性，而不僅僅是涉及更高的分子總自旋值[24]。其中，Ishikawa課題組發(fā)現(xiàn)第一例以鑭系元素為中心的SMM即LnPc2絡(luò)合物呈現(xiàn)出慢磁馳豫行為[25]。這是SMMs發(fā)展的決定性轉(zhuǎn)折點，表明了在有效能壘(Ueff)方面，具有較小自旋態(tài)的單個鑭系元素中心可以匹配或優(yōu)于上述多核簇[26]。在這之后，許多研究的重心都轉(zhuǎn)移到了控制和指導(dǎo)金屬絡(luò)合物的磁各向異性上[27]。鑭系元素離子是產(chǎn)生雙穩(wěn)態(tài)磁性基態(tài)的理想候選物，這對于觀察金屬原子SMMs是必不可少的。與過渡金屬形成鮮明對比的是，許多鑭系元素對基態(tài)表現(xiàn)出強大的軌道貢獻，有效地產(chǎn)生了固有磁各向異性[28]。相反，這種方法也導(dǎo)致了較高的阻塞溫度(TB)和Ueff[29]，再次肯定了SMMs在分子自旋電子學(xué)和量子計算設(shè)備中潛在應(yīng)用。

2.2 鑭系SMMs的設(shè)計策略

通過設(shè)計零外加磁場下保持其磁化的最高溫度成為提高阻塞能壘的有效方法[30-31]。在保持基本原理不變的情況下，根據(jù)目標(biāo)是單核還是多核系統(tǒng)，采用不同的方法。雖然4f軌道的性質(zhì)和促進強磁性交換相互作用的困難給SMMs的發(fā)展帶來了一些難題，但是隨著不斷探索，這些困難也被逐一克服[32]。隨著單離子磁體(SIMs)的單核單分子磁體的問世，對基于鑭系元素的強耦合金屬簇的需求開始逐漸減弱[33]。這是由于單離子系統(tǒng)提供了最簡單的模型，可以全面研究從各向異性到弛豫機理的磁行為。針對鑭系元素SMMs的早期研究集中于盡可能提高Ueff。然而該參數(shù)并不一定與較高的TB相關(guān)[34]。因此，單個金屬中心的SMMs本身與促進強磁性交換相互作用無關(guān)，而與調(diào)整金屬中心的局部對稱性和優(yōu)化分子有關(guān)[35]。

量子隧穿效應(yīng)(QTM)的過程通常對鑭系元素SMMs的弛豫動力學(xué)非常不利[36]。盡管對此類過程的深入解釋超出了本文的范圍，但強調(diào)了此類機制在Ln基單分子磁體的整體自旋弛豫動力學(xué)中的重要性[37]。SMMs的性能取決于Ln3+離子的結(jié)構(gòu)和磁矩與其周圍環(huán)境的相互作用[38]。這包括晶格振動(聲子)和分子振動(光子),兩種類型聲子都是原子在平衡位置吸收熱能所產(chǎn)生的。

但是，它們在振動運動的起源方面有所不同。在聲學(xué)振動中，它們具有結(jié)晶固體內(nèi)原子的協(xié)同運動，而在光學(xué)振動中，它們是分子內(nèi)振動的結(jié)果。這種振動對復(fù)雜分子系統(tǒng)的磁行為的影響的精確理解仍在深入研究中，這些振動對于SMMs的磁弛豫至關(guān)重要。自旋-聲子相互作用共有三種類型，它們均與溫度有關(guān)。第一個是所謂的直接過程，發(fā)生在單個聲子的發(fā)射或吸收之后，該聲子的能量對應(yīng)于兩個晶體場微狀態(tài)之間的差異。此過程可以根據(jù)與場有關(guān)的測量結(jié)果直接確定，因為它會根據(jù)H4T(對于Kramers離子)變化，因此通常會導(dǎo)致高場時弛豫時間(τ)減少(圖3a)。第二和第三個自旋-晶格弛豫機制，Orbach和Raman過程，都是兩個聲子過程，涉及隨后的聲子吸收和發(fā)射。它們在進行過程中所處的能量的狀態(tài)是不同的。Orbach機制是通過晶體場激發(fā)態(tài)產(chǎn)生的，而Raman過程的弛豫是通過短暫的虛擬激發(fā)態(tài)發(fā)生的(圖3b)[39]。

圖3 (a)在鑭素SMM中常見的主要磁弛豫機制的示意圖，其各自的場強和溫度依賴關(guān)系圖；(b)雙阱能量勢說明了磁化反轉(zhuǎn)(多步磁弛豫)的理想途徑，同時還顯示了與溫度有關(guān)的自旋晶格弛豫過程[9]

在設(shè)計高性能SMMs時要盡量避免量子隧穿(QTM)的發(fā)生。當(dāng)具有幾乎相等能量的兩個能級彼此共振，但它們的磁矩方向相反時，就會發(fā)生此過程。這有利于繞過有效能壘來進行磁化反轉(zhuǎn)，即在基態(tài)雙重態(tài)之間和激發(fā)態(tài)雙重態(tài)之間穿越(QTM和TA-QTM)。為了使QTM最小化，應(yīng)將重心集中在具有高軸向晶場的Kramers離子上。這將減少有利于共振能級的橫向相互作用，從而減少Q(mào)TM[40]。目前，這種耦合的確切性質(zhì)及其對SMMs磁弛豫的影響仍在研究中。設(shè)計高性能SMMs的最普遍方法是促進多步磁弛豫[41]。因此在設(shè)計中，重要的是要考慮自旋軌道相互作用與晶體場之間的關(guān)系。盡管在鑭系元素中自旋軌道耦合能通常比配體場更重要，因為后者可以有效消除基態(tài)的簡并性。因此，配體場的對稱性和強度對于實現(xiàn)高性能SMMs(尤其是單個金屬中心的SMMs)至關(guān)重要。對于SMMs構(gòu)筑常用的方法依賴于促進特定的配體結(jié)構(gòu)或局部對稱性，這將通過產(chǎn)生高度各向異性的基態(tài)和激發(fā)態(tài)而導(dǎo)致磁化的最佳慢弛豫[42]。

高對稱性的配位環(huán)境提供了限制橫向晶體場的潛力[6]，以至于純粹的軸向?qū)ΨQ性造成的微小變形也可以打開隧道，這對觀察熱活化弛豫非常不利。只要軸向參數(shù)主導(dǎo)由低對稱性引起的其他晶體場參數(shù)，就不需要嚴(yán)格的點對稱來獲得高度軸向的晶體場環(huán)境[43]。因此，應(yīng)該更多地強調(diào)具有強軸向晶體場的配合物的設(shè)計，而不是僅僅關(guān)注嚴(yán)格的點對稱性。Guo課題組發(fā)現(xiàn)的鏑絡(luò)合物就是這種情況，它的C1點對稱性很低，但是配體的軸向電子分布卻允許較高的軸向晶體場參數(shù)[43]。因此，設(shè)計具有最大磁軸向性的化合物是實現(xiàn)高性能SMMs的可能途徑之一。

針對多核鑭系SMMs時，其他因素開始出現(xiàn)影響。當(dāng)使用抗磁連接劑時，鑭系離子之間的磁交換相互作用會非常弱。這時，整體的磁性行為類似于SIMs的集合，而不是一個磁性耦合系統(tǒng)。從合成方法來看，用上述設(shè)計策略來優(yōu)化SMMs特性具有一定挑戰(zhàn)性，最近的許多研究都集中在將自由基配體引入金屬配合物,這樣可以引起更強的磁相互作用[44-48]。

3 鑭系離子的發(fā)光性質(zhì)

三價鑭系離子的發(fā)光源自部分填充的4fn軌道內(nèi)的電子躍遷；Ce3+是一個例外，這是因為它具有5d-4f輻射電子躍遷。除上述Ce3+情況外，促進Ln3+發(fā)光的電子躍遷的4f-4f性質(zhì)決定了這些離子所顯示的相當(dāng)獨特的光學(xué)特征。4f軌道對其化學(xué)環(huán)境的敏感性相對較差，限制了它們的重疊，因此限制了Ln3+離子的4f能級圖的可變性(圖4)。

圖4 (a)Tb3+的能級方案的一部分；(b)Tb2bpm(tfac)6的光致發(fā)光光譜(bpm = 2,2′-聯(lián)吡啶亞胺； tfac = 1,1,1三氟乙酰丙酮化物)，插圖突出顯示了最強5D4→7F5過渡的最佳結(jié)構(gòu)；(c)監(jiān)視5D4→7F5發(fā)射時獲得的衰減曲線[9]

此外，Ln3+離子顯示出狹窄的發(fā)射線，該發(fā)射線是該系列元素的特征，這些特征的位置最多相差幾百個波數(shù)。4f-4f電子躍遷的奇偶性校驗是Ln3+離子發(fā)光需要考慮的另一個關(guān)鍵因素。這可以通過將選擇的Ln3+離子引入非中心對稱配位環(huán)境來實現(xiàn)。系統(tǒng)的(熱)振動會引起對稱性的暫時變化，從而導(dǎo)致過渡的可能性增加[49]。由于這種電子躍遷的固有可能性較低，因此與其他發(fā)光物質(zhì)相比，光子吸收截面和發(fā)射亮度要小幾個數(shù)量級[50]。為了增加Ln3+離子的亮度，需要在有機或無機基質(zhì)中引入旋光離子，針對這個需求已經(jīng)開發(fā)了許多設(shè)計策略。在此僅討論利用有機配體敏化Ln3+光致發(fā)光的方法。

由于Ln3+離子的發(fā)射范圍從電磁光譜的紫外到近紅外(NIR)和中紅外范圍，因此這些離子成為了廣泛的關(guān)注對象。每個發(fā)射帶均源于高激發(fā)態(tài)到低能態(tài)之間的電子躍遷，其特征在于離子的獨特MJ亞能級(Stark組分)具有精細結(jié)構(gòu)[51]。這種精細結(jié)構(gòu)包含有關(guān)金屬配位環(huán)境的寶貴信息。為了完成對Ln3+光學(xué)特性的描述，這些元素的發(fā)射具有相對較長的壽命(微秒至幾毫秒)以及通常被數(shù)百納米隔開的激發(fā)和發(fā)射波長。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中前者允許采用時間門控技術(shù)[52]，而后者則使得多重分析易于進行[53]。

為了有效利用Ln3+離子的發(fā)射，必須解決其最復(fù)雜的特性：其固有的較差的亮度。克服這一障礙的常用手法是利用能夠有效收集激發(fā)能并將其轉(zhuǎn)移至所選Ln3+離子的敏化部分。為了在光致發(fā)光復(fù)合物中達到這些目的，配體應(yīng)具有兩個主要特性，大的光子吸收截面和允許被吸收的能量注入到Ln3+離子上的能級方案[54]。絕大多數(shù)有機配體顯示出比Ln3+離子更好的吸收能力，其摩爾吸光系數(shù)比高達幾千倍[52-53]。通過引入芳香族基團或在配體結(jié)構(gòu)中的共軛不飽和鍵來確保光吸收性能[55]。敏化過程取決于最低配體三重態(tài)(T1)和Ln3+激發(fā)態(tài)的相對位置(圖5)。

圖5 絡(luò)合物中Ln3+離子的光敏化所涉及的機理的示意圖[9]Fig.5 Schematic diagram of the mechanism involved in the photosensitization of Ln3+ ions in the compounds[9]

特定配體的選擇和設(shè)計會影響金屬中心的配位環(huán)境[56-57]。這取決于Ln3+離子所經(jīng)歷的特定配體場。在強度和每個2S+1LJ流形的精細結(jié)構(gòu)方面，都能觀察到相同Ln3+離子的金屬絡(luò)合物的發(fā)射光譜之間存在很大差異。

基于上述情況，當(dāng)設(shè)計發(fā)光SMMs時，高度不對稱的環(huán)境比對稱性更高的環(huán)境更優(yōu)。這與先前針對高性能SMMs討論的設(shè)計策略形成直接對比，在高性能SMMs中，優(yōu)先選擇高度對稱的環(huán)境來規(guī)避QTM流程。因此，應(yīng)當(dāng)從兩種方案之中選取較為合適的環(huán)境來進行設(shè)計。

通過仔細分析發(fā)射光譜獲得的信息對于理解復(fù)合物的物理行為十分重要。同時，這些光譜特征通常容易受到刺激的影響。因此，可以利用它們來了解系統(tǒng)放置在特定環(huán)境中時的狀態(tài)。

4 磁光鑭系配合物的設(shè)計策略

在構(gòu)思光致發(fā)光SMMs時，必須按照前文所討論的內(nèi)容，確保從磁和光譜的方面均具有良好的性能。Ln3+離子的選擇是至關(guān)重要的步驟，并且在產(chǎn)生雙重行為方面將取決于配體的選擇。(圖6)

圖6 制備發(fā)光SMMs中最相關(guān)的Ln3+離子的電荷密度圖與能級圖[9]Fig.6 Charge density diagram and energy level diagram of the most relevant Ln3 + ions in the preparation of luminescent SMMs[9]

通過總結(jié)最廣泛的金屬離子及其固有特性，來為光致發(fā)光SMMs的設(shè)計提供一些思路和幫助。在Ln3+離子中，可以說Dy3+和Tb3+是制備高性能SMMs的首選離子。這是因為它們都具有4f軌道的扁圓電子電荷分布。Tb3+的各向異性更明顯，它允許更高的阻塞溫度，因此必須遵循嚴(yán)格的對稱性考慮，以生成SMMs所必需的雙穩(wěn)態(tài)基態(tài)。MJ子級別的電荷分布上的差異也是一個明顯的屬性。Dy3+的雙峰與Tb3+的雙峰相比有著不可忽略的軸性，因此即使給定的配體都具有較低的MJ水平，也導(dǎo)致給定配體的相互作用不同[58]。方形反質(zhì)子幾何形狀的電子密度分布比Dy3+的電子密度分布更適合于增強Tb3+MJ態(tài)的分離。先前報道的大多數(shù)SMMs均基于Dy3+或Tb3+離子，其中含有Dy3+離子的SMMs代表了該研究領(lǐng)域的一些新技術(shù)[2,43]。這兩種Ln3+離子在可見光范圍內(nèi)均具有發(fā)射特性。它們的發(fā)射態(tài)的位置是可比較的，這意味著它們的發(fā)光可以被具有相似三線態(tài)能量的配體敏化。與Dy3+相比，基于Tb3+的復(fù)合物通常顯示出更亮的光致發(fā)光。這有兩個原因，首先是在Dy3+中，發(fā)射態(tài)(4F9 / 2)與較低的第一能級之間的能隙小于Tb3+，從而更容易通過聲子輔助的去激磁過程橋接它們。其次是Dy3+的能級剛好高于發(fā)射態(tài)，這有利于熱活化能的反向傳遞現(xiàn)象，最終導(dǎo)致發(fā)射淬滅。其他常使用的離子是Yb3+和Er3+。這些離子具有均勻的電子密度分布，并且都顯示出明顯的NIR發(fā)射光譜，Er3+還具有較弱的可見線。這些離子的SMMs需要配體場的強赤道分量來支持軸向磁各向異性。過去幾年中報道了同時具有磁性和配體敏化發(fā)光的Yb3+配合物的實例[59-62]。通過適當(dāng)設(shè)計系統(tǒng)可以實現(xiàn)的有效能壘(Ueff)高達45 cm-1[63]。但這也同時說明，基于Tb3+和Dy3+的SMMs競爭需要更多的外部條件影響。

具有光致發(fā)光和SMMs行為的Ln3+配合物的絕大多數(shù)是基于Dy3+離子，之后是Yb3+，以及一小部分的Tb3+和Er3+。而最近一些研究發(fā)現(xiàn)了具有發(fā)光測溫特性的Tb-SMMs，這些研究展示了通過復(fù)雜設(shè)計中的細微平衡，來在同一分子中實現(xiàn)良好的磁性和光學(xué)特性[64-65]。隨著人們對這些多功能系統(tǒng)的興趣日益增加，將會有更多的Tb3+發(fā)光SMMs實例被發(fā)現(xiàn)。

綜上所述，Ln3+的發(fā)光SMMs的設(shè)計始于金屬中心的選擇，通過離子的電子密度分布和發(fā)射狀態(tài)位置以及使離子發(fā)光敏化的可行途徑來進行。在實際設(shè)計中，這取決于配體或其組合的選擇。此外，配體的最低三重態(tài)應(yīng)通過能隙來限制Ln3 +態(tài)的散布，同時限制熱活化能的反向傳遞，從而將其與發(fā)射能級(或有效供給其的能級之一)分開[66]。在上述情況下，發(fā)射光譜是在低溫環(huán)境中被記錄的，因此，SMMs不必具有很高的光致發(fā)光量子產(chǎn)率。在低溫下，淬滅現(xiàn)象大大減少，即使是微弱發(fā)光的物質(zhì)也可以被分析。從實際應(yīng)用的角度來看，在新型光電復(fù)合體的多功能性方面，SMMs仍有很大的潛力和吸引力[67]。

5 展望

SMMs是一個充滿可能性的領(lǐng)域，其巨大可能性作為推動力促進了一系列新化合物的提出。在近十年有關(guān)SMMs的研究中，這些分子的性質(zhì)越來越清晰，基于鑭系元素的系統(tǒng)也在實現(xiàn)進一步的改進，并通過利用鑭系元素性質(zhì)之間的協(xié)同作用來獲得實用的多功能化合物。

盡管大多數(shù)現(xiàn)有的發(fā)光SMMs都基于Dy3+離子，但在將來會有更多基于不同鑭系離子的多功能化合物出現(xiàn)。需要注意的是，SMMs的分子性質(zhì)是一把雙刃劍：其在單一成分中很難被查到，但同時它們也代表了準(zhǔn)備高密度數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的最小實體。超分辨率的研究或許對解決這些問題有一定幫助[68]。所以發(fā)光Ln3+SMMs是一個有前途的研究領(lǐng)域，許多角落仍待探索。