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有机光控磁性变色材料在理论及应用研究领域备受关注，在寻找一种长寿命的双功能光致变色磁性材料的过程中，我们得到一类较好的有机光致变色磁性功能化合物模型：联茚满烯二酮类光致变色磁性化合物。该类化合物晶体状态下光照变色，同时产生稳定的自由基，并且这种稳定的自由基还存在着反铁磁相互作用。这些特殊的性质使得这一系列化合物具有巨大的潜在应用价值。
为研究不同磁性分子单元之间、磁性分子单元和变色分子单元之间组装规律，我们在新发现的有机光致磁性变色分子上引入稳定的氮氧自由基磁性分子单元，首次实现了将两种分子的磁性能融为一体，进而形成性能更加优异的新型分子固体材料的设想；化合物的磁性和颜色变化均能同时受光的控制。此类新型光控磁性变色多功能固体材料的合成为材料科学、信息科学等高科技领域提供新的物质基础。
本文合成了一系列全新的芳基、烷基取代的联茚满烯二酮类衍生物，并且通过各种波谱手段确定了它们的结构。探讨了此类化合物固体状态下的空间结构与光致变色磁性之间的关系。对稳定自由基进行有机化合物的晶体结构和磁性能研究发现：在晶体分子堆积结构中，只有分子能产生稳定的自由基，且相邻分子间的自由基自旋呈反平行排布，同时距离比较近，自由基之间的相互作用能够在空间上连续传递，整个晶体才会表现出反铁磁性。
本文还对具有强烈荧光性和磁性的并四苯四酮类衍生物的合成进行了研究，提出了相应的合成反应机理，研究其相关反应规律。从理论上对此类化合物的荧光性产生给予合理的解释，并分析其产生稳定自由基的原因。不仅拓展了有机固体功能材料的研究领域，而且证实了有机分子的多样性使研制开发具有多重功能的固体材料成为可能，为有机固体功能材料的多功能化发展做出了贡献。