近日，北京理工大學陶軍教授團隊利用晶體熔化相變與配合物結構異構化相結合，實現原位單晶到單晶的異構化轉變，從而在分子水平上操縱價態異構轉變特性。這種結構異構化提供了一個理想的測試平臺，可以直接研究配位環境、堆疊模式和分子間相互作用對價態異構轉變的影響，從而建立精確的結構-性質關系，指導價態異構配合物的設計。
異構化機制包括三個主要的熱力學過程價態異構轉變、晶體熔化/再結晶和trans-to-cis異構化。1-cis更極性的分子構型誘導1-cis(HS-CoII)c具有更強的分子間相互作用，更有效的包裝模式，更強的晶格穩定性，以及最終更高的熔點和更低的勢能。作者認為，這種異構化背后的驅動力與1-cis異構體中分子之間的相互作用增加有關，這種相互作用源于偶極-偶極相互作用。1-trans在高溫時發生“反向VT”是由于從固態到熔融態的分子間相互作用減弱，協同性降低，導致磁性轉變變緩。1-cis明顯的兩步價態異構轉變則是由晶體相變引起的。 1-trans(HS-CoII)c和1-cis(HS-CoII)c的歸一化咬合b值落在有利于扭轉機制的范圍內(分別為1.32和1.30)。同樣，DFT計算也更傾向于1-trans經歷了三個連續的Ray–Dutt 扭轉，最終轉變為1-cis。 構筑同分異構體作為一種有效的性質調控手段應用于各個領域。在外界一定刺激下，實現原位的異構化轉變是目前的研究熱點。然而，異構化的發生通常需要刺激響應基團，并且大部分只能發生在溶液或者無定形態。 該工作表明在單核價態異構配合物中，這種前所未有的行為突出了異構化誘導結構轉變的潛力，可作為未來定制價態異構配合物性質的有力工具。這項工作揭示的分子結構和性質之間的復雜關系，對分子工程和可切換分子基材料的開發具有廣泛的應用意義。
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