Nano Res.[單元]│中科院化學(xué)所王太山：金屬富勒烯超分子體系中電子自旋與熒光性質(zhì)的協(xié)同作用

來(lái)源：DT半導體

近日，中科院化學(xué)所王太山等研究團隊，在金屬富勒烯超分子體系中自旋與熒光性質(zhì)的協(xié)同作用方面研究取得進(jìn)展，以“Synergistic modulation of spin and fluorescence signals in a nano-Saturn assembled by a metallofullerene and cycloparaphenylene nanohoop”為題，發(fā)表在《Nano Research》期刊上。

 研究?jì)热菖c圖文 

分子基自旋材料在高密度信息存儲器、量子技術(shù)等方面具有重要的應用價(jià)值。其中，開(kāi)殼層內嵌金屬富勒烯是一種獨特的分子基自旋體系，具有高的化學(xué)穩定性。中科院化學(xué)所王太山研究員團隊推動(dòng)了金屬富勒烯電子自旋材料在納電子器件、傳感等領(lǐng)域的創(chuàng )新性應用。現階段，需要進(jìn)一步探索金屬富勒烯的電子自旋特性，設計新型的自旋體系，開(kāi)發(fā)金屬富勒烯自旋材料的功能。

在該研究中，團隊先構筑了金屬富勒烯Sc₃C₂@C₈₀與環(huán)苯撐納米環(huán)的超分子體系（Sc₃C₂@C₈₀?TB[12]CPP和Sc₃C₂@C₈₀?[12]CPP），然后，通過(guò)變溫電子順磁共振(EPR)和變溫熒光測試獲得了客體Sc₃C₂@C₈₀的EPR信號和主體環(huán)苯撐的熒光光譜隨溫度的變化趨勢，并進(jìn)行分析。

結果表明，從290 K下降至170 K溫度變化過(guò)程中，客體Sc₃C₂@C₈₀的EPR信號和本體環(huán)苯撐的熒光具有同步的變化。另外通過(guò)變溫核磁氫譜和理論計算，發(fā)現超分子體系中自旋與熒光性質(zhì)的協(xié)同作用，來(lái)源于變溫時(shí)主客體作用的改變。對比研究發(fā)現，主客體作用越強，自旋與熒光的協(xié)同越顯著(zhù)。這些研究表明超分子組裝可用于設計具有光磁耦合性質(zhì)的新型分子自旋體系，從而適用于信息處理、量子科學(xué)等前沿技術(shù)。

圖1. Sc₃C₂@C₈₀?TB[12]CPP超分子體系中的自旋與熒光協(xié)同作用示意圖。

圖2. Sc₃C₂@C₈₀?[12]CPP的 (a)分子結構和 (b) 電子自旋密度分布圖。Sc₃C₂@C₈₀?TB[12]CPP的 (c)分子結構和 (d) 電子自旋密度分布圖。