纳米磁性材料通常是指尺寸在1～100nm的低维磁性材料，由于其与磁性相关的特征尺度在纳米量级，导致其具有与不同于常规磁性材料的特殊性质。例如量子尺寸效应，磁化强度的宏观量子隧道效应等。这些特殊的性质使其在磁存储器，纳米功能磁性材料，磁性掺杂等方面有很大的应用前景。本论文主要介绍以下两方面工作:一种气体响应的磁性可控的分子磁体以及掺杂纳米磁性颗粒有助于提高有机光伏电池转换效率。　　Mn3-CH3OH是一种分子间具有反铁磁交换相互作用的准二维有机分子磁体，该交换相互作用是由分子最外部的CH3OH配体与近邻分子形成的氢键所产生的。通过对分子结构的分析，我们发现分子上的CH3OH配体的配位键(Mn-O)键能不高，可能发生配体的取代反应。基于这一想法，我们把Mn3-CH3OH单晶置于不同的小分子气体环境中，实验表明当Mn3-CH3OH单晶处于富含H2O分子的气体氛围时，分子上的CH3OH配体可以被H2O分子取代，形成Mn3-H2O;当Mn3-CH3OH和Mn3-H2O样品置于富含NH3分子的气体氛围时，两种分子的配体都会被NH3分子取代从而形成Mn3-NH3。此外，当把Mn3-H2O置于CH3OH气体中，Mn3-H2O分子可以可逆的变回Mn3-CH3OH分子，而Mn3-NH3则不会发生这一可逆反应，这是因为Mn-N键能远大于Mn-O键能。更重要的是，在各种取代反应发生前后，整个样品的单晶结构没有发生任何变化，仅仅是分子上的配体被取代而已。另一方面。由于三种分子的配体不同，导致三种单晶表现出不同的宏观磁性和磁化强度的量子隧穿效应。这就是说，我们发现了一种气体响应的磁性可控的准二维有机分子磁体，并且磁性控制的过程是原位的，非破坏性的，可逆的。而且，当我们适当控制样品在不同气体中的暴露时间，可以实现多种分子共存的状态。因此，该分子磁体在低维磁性可控功能材料以及自旋电子器件等方面会有很好的应用前景。　　另一方面，我们尝试了纳米磁性材料在有机光伏电池中的应用。我们在给受体活性层中掺杂了少量的超顺磁纳米颗粒γ-Fe2O3。我们的想法是γ-Fe2O3的磁矩会与经过的自由电子和空穴的自旋发生磁交换相互作用，从而使电子和空穴的自旋翻转到与γ-Fe2O3的磁矩相同的方向，这样当自由电子和空穴相遇时只能形成自旋三态的激子，这样就会减少光辐射的复合几率从而提高光伏电池的转换效率。实验上，我们把γ-Fe2O3掺杂到PCE10和PC71BM的共混膜中，发现当γ-Fe2O3含量为0.5％时，器件的转换效率相较于未掺杂的器件提高了近10％，进一步分析发现只有短路电流发生了明显的提高而开路电压和填充因子基本没有变化。更重要的是，我们的实验不需要外加磁场。因此，适当的在有机光伏体系中掺杂超顺磁纳米颗粒有助于提高器件的转换效率。