单离子磁体作为一种单分子磁体,在分子自旋电子学、量子力学、高密度信息存储材料等领域有着广泛的应用前景。自2003年Ishikawa等人报道了首例基于镧系金属的单离子磁体以来,单离子磁体因为其结构简单易于调控以及翻转能垒高等特点而成为近年研究的热点。由于稀土金属离子具有未淬灭的轨道角动量,所以单核的稀土金属配合物具有非常大的磁各向异性,从而产生慢磁弛豫行为。近年来,稀土基单离子磁体取得了巨大的进展,翻转能垒达到1837 K,阻塞温度高达60 K。过渡金属离子同样具有轨道角动量,因而也吸引了众多研究者的关注。2010年Long课题组报道了第一例高自旋Fe（Ⅱ）基单离子磁体,这也是首例过渡金属基单离子磁体。随后,关于过渡金属基单离子磁体的研究迅猛发展。在众多的过渡金属中,由于二价钴离子易于形成旋轨耦合,从而产生较强的磁各向异性,因此钴基单离子磁体被报道最多。本论文重点研究了克拉默离子Dy（Ⅲ）、Er（Ⅲ）和Co（Ⅱ）基单离子磁体的合成及其磁构关系,主要包括以下三部分的内容:一、具有相同十配位构型的发光镝（Ⅲ）和铒（Ⅲ）基单离子磁体利用5个NO₃^-提供的10个O原子和Dy（Ⅲ）、Er（Ⅲ）合成了两个单核LnO₁₀的配合物:（nBu₄N）₂[Dy（NO₃）₅]（1）和（nBu₄N）₂[Er（NO₃）₅]（2）,通过单晶衍射仪测试了其结构,研究了这两个配合物的荧光性质和磁性。虽然Dy（Ⅲ）和Er（Ⅲ）的f轨道电子分布不同,但是这两个同构型的配合物在相同的配体场中均能观察到慢弛豫行为。此外,作为稀土金属单离子磁体也能观察到它们特有的激发和发射光谱。二、对称性对八面体构型的Co（Ⅱ）基单离子磁体的影响[Co（imidazole）₆][BPh₄]₂·0.3CH₃CN（3）和[Co（imidazole）₆][NO₃]₂（4）这两个Co（Ⅱ）的配合物分别是理想的C_i和D_3d的空间对称。这两个配合物均为单离子磁体。Co（Ⅱ）局部的C_i低对称到D_3d高对称,配合物的自旋翻转能垒也呈现降低的趋势。三、具有八面体构型单核Co（Ⅱ）配合物的磁各向异性和单离子磁体性质的研究一例单核的[Co（L）4（NO3）2]（L=3-phenylpyrazole）（5）被合成出来,其空间构型为扭曲的八面体,直流磁化率及高频高场电子顺磁共振（HF-EPR）测试表明了该配合物有很大的正值的零场分裂能。在外加场的情况下该配合物能表现出慢弛豫行为。这是一例利用单齿配体构筑的八面体的Co（Ⅱ）基单离子磁体,而其他文献报道的大多数八面体的Co（Ⅱ）基单离子磁体由多齿配体构筑。