张元竹

男， 南方科技大学化学系， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1996.09 - 2000.07 北京大学化学与分子工程学院 学士（材料化学）
2000.09 - 2005.07 北京大学化学与分子工程学院 理学博士（无机化学，导师：高松 院士）
2005.09 - 2006.08 日本九州大学 特别研究助理（合作导师：Sato 教授）
2006.09 - 2007.04 美国纽约州立布法罗分校博士后（合作导师： Coppens 教授）
2007.05 - 2013.02 美国肯塔基大学、密苏里州立圣路易斯分校(since 2008.07) 博士后（合作导师：Holmes 教授）
2013.09 - 2015.06 美国德州农工大学化学系 研究员（合作导师：Dunbar 教授）
2015.08 – 2021.07 南方科技大学理学院化学系 准聘副教授（研究员）
2021.07 - 至今 南方科技大学理学院化学系 长聘副教授（研究员）

研究领域和兴趣

功能分子磁性材料

主要业绩

张元竹博士，南方科技大学化学系长聘（2021年起）副教授，国家特聘专家（青年），深圳市孔雀计划B类人才，南山区领航人才。北京大学化学与分子工程学院学士(2000年)、博士学位（2005年）。2007年获北京大学优秀博士论文二等奖及全国百篇优秀博士论文提名奖。2005年至2013年先后在日本九州大学先导物质化学研究所、美国肯塔基大学及密苏里州立大学圣路易斯分校从事博士后研究。2013-2015年美国德州农工大学化学系Dunbar教授组研究员。2015年受聘南方科技大学化学系准聘副教授、研究员，开展其独立科研工作。
张元竹博士长期致力于功能分子磁性材料的研究，目前已发表SCI论文百余篇，引用次数4900+，H-index 36；其中以第一作者/通讯作者发表七十余篇，包括CCS Chem.(3篇)，J. Am. Chem. Soc.(2篇), Angew. Chem. (5篇), Adv. Sci. (1篇), Chem. Sci.(2篇)等。主持多个重要科研项目，包括中组部“千人计划”青年项目、国自然面上项目3项（结题1项）、深圳市科创委稳定支持计划面上项目1项（已结题）及基础研究重点项目1项。
自独立开展工作以来，课题组主要从事新型双稳态分子磁性材料的设计和开发。具有双稳态特性的分子基磁性材料主要包括分子纳米磁体和热致磁转变分子材料两大类型。前者包括单离子磁体、单分子磁体和单链磁体等低维分子磁性材料，而后者主要包含自旋交叉配合物(SCO，高低自旋)、电子转移（EO）配合物、价态互变化合物等自旋磁转变材料，以及若干通过结构相变（SPT）诱导的非自旋磁转变材料。这些材料通常具有两种或两种以上的稳定或亚稳的电子/自旋态。在一定的外来扰动下（如光、磁场、电场、热），两个稳态之间发生互相转换，同时引起某些宏观物理性质的改变，包括磁矩、颜色、发光、介电常数、热膨胀系数和电阻等，这样的特性为构筑多功能信息存储材料提供了良好的载体与途径，可用于信息存储、传感器、分子开关等电子器件。而近期研究发现，电子态的改变也会影响材料的催化性能、吸附性能、热电性能及铁电性能等。
在分子纳米磁体方面，课题组主要是通过设计合成特定配位功能的有机配体，深入探索了反三棱柱、三棱柱、五角双锥等特殊构型的过渡金属，尤其是钴(II)基单分子磁体的构筑和优化（Chem. Sci. 2016, 7, 6519； Inorg. Chem. 2018, 57, 14047；2020, 59, 8505）；探索了叠氮-氰根混桥策略，结合特定结构分子基元的定向扩展，实现了目标分子结构和性能的有效调控（J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 11714；Chem. Sci. 2018, 9, 119；Inorg. Chem. 2019, 58, 7127；2020, 59, 16215；Inorg. Chem. 2023, 62, 17530；Inorg. Chem. 2022, 61, 15392）；发展了四嗪自由基桥连配体超分子自组装体系(Inorg. Chem. 2020, 59, 10389，2021, 60, 18698)，并针对特定配位金属离子下强磁耦合的定向组装进行了研究，探索了进一步提升分子纳米磁体性能的新方法。
在热致磁转变分子材料领域，课题组主要聚焦于热致磁转变分子体系的精准合成和化学操控，强调新方法、新机制以及新体系的探索。针对这一领域当前面临的主要挑战，包括磁转变温度的精准化学调控、室温下宽热致回特性的实现、光致磁亚稳态的热稳定性，以及多步磁转变的化学可控性等，重点关注了相关分子材料的设计、合成及其构效关系研究。主要成绩如下：（1）通过引入第二配位金属和活泼醛基等修饰手段，以及运用化学点击反应，实现了对目标分子材料磁双稳态性能的化学操控；（2）揭示了尺寸合适的芳香环可作为结构相变的驱动因子，结合合理的配体设计和分子组装策略（双位点配体的设计、双配体策略、手性中心以及结构相变因子的引入等），开创了双机制驱动的新型复合双稳态分子材料的研究；（3）揭示了不同磁转变机制之间的协同方式与条件，并提出了刚柔并济的构筑理念，初步实现了目标分子材料的结构和性能的精准化学操控。相关成果已发表在多篇高影响力期刊上，包括CCS Chem. 2020, 2, 2530；2021, 3, 2593; 2022, 4, 3064; Sci. China Chem. 2021, 64,1340；2022, 65, 532, 2024, 67, 1198; Inorg. Chem. Front., 2024,11, 808; 2025, 12, 2236; Adv. Sci. 2024, 2402884; Angew. Chem. Ed. Int., 2023, 62, e202301124; 2025, 64, e202414826)。

代表成果

1. X.-H. Zhao, Y.-F. Deng, J. Xi, J.-Q. Huang, and Y.-Z. Zhang,* “A Supramolecular Spring-Like Fe(II) Spin-Crossover Complex Showing Multiple Switchings in Magnetism and Structure”, Angew. Chem. Ed. Int., 2025, 64, e202414826.
2. Z.-Y. Chen,# K.-P. Xie,# Y. Cheng, Y.-F. Deng, Y.-Z. Zhang,* “Hierarchically Assembled Gigantic Fe/Co Cyanometallate Clusters Exhibiting Electron Transfer Behavior Above Room Temperature”, Adv. Sci. 2024, 2402884.
3. Z.-Y. Chen, Q. Liu, Y. Cheng, Y.-F. Deng, S.-H. Liu, X.-Y. Wang,* and Y.-Z. Zhang,* “Manipulating electron-transfer events in [Fe4Co4] cubes via a mixed-ligand approach: the impact of elastic frustration”, Angew. Chem. Ed. Int., 2023, 62, e202301124.
4. Y.-F. Deng, Y.-N. Wang, X.-H. Zhao, Y.-Z. Zhang,* “Desolvation-solvation induced reversible on-off switching of two memory channels in a cobalt(II) coordination polymer: overlay of spin-crossover and structural phase-transition”, CCS Chem. 2022, 4, 3064-3075.
5. M.-L. You,# D.-X. Gan,# Y.-F. Deng,* D. Shao, Y.-S. Meng, X.-Y. Chang, and Y.-Z. Zhang,* “Realizing reversible metal-to-metal charge transfer rather than spin crossover in mixed-valence {FeIII4FeII4} cubes”, CCS Chem. 2021, 3, 2593-2600.
6. S. Liu,# Y.-F. Deng,# Z.-Y. Chen, L. Meng, X.-Y. Chang, Z.-P. Zheng, and Y.-Z. Zhang,* “Secondary metal coordination using a tetranuclear complex as ligand leading to hexanuclear complexes with enhanced thermal barriers for electron transfer”, CCS Chem. 2020, 2, 2530–2538.
7. D.-Q. Wu, D. Shao, X.-Q. Wei, F.-X. Shen, L. Shi, D. Kempe, Y.-Z. Zhang,* K. R. Dunbar,* and X.-Y. Wang,* “Reversible on−off switching of a single-molecule magnet via a crystal-to-crystal chemical transformation”, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 11714−11717.
8. Y.-Z. Zhang, E. Funck, H.-H. Zhao,* and K. R. Dunbar,* “A single chain magnet tape based on hexacyanomanganate(III)”, Angew. Chem. Ed. Int. 2015, 54, 5583-5587, High-lighted in Wiley-VCH Hot Topics.
9. Y.-Z. Zhang, P. Ferko, D. Siretanu, R. Ababei, N. Rath, M. Shaw, R. Clérac,* C. Mathoniere,* and S. M. Holmes,* “Thermochromic and photoresponsive cyanometalate Fe/Co squares: towards control of the electron transfer temperature”, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 16854-16864.
10. Y.-Z. Zhang, D.-F. Li, R. Clérac,* M. Kalisz, C. Mathonière,* and S. M. Holmes,* “Reversible thermally and photoinduced electron transfer in a cyano-bridged {Fe2Co2} square complex”, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 3752-3756.

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