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

來源：DT半導(dǎo)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。

 研究內(nèi)容與圖文 

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(yīng)用價值。其中，開殼層內(nèi)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(wěn)定性。中科院化學(xué)所王太山研究員團隊推動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(yīng)用。現(xiàn)階段，需要進一步探索金屬富勒烯的電子自旋特性，設(shè)計新型的自旋體系，開發(fā)金屬富勒烯自旋材料的功能。

在該研究中，團隊先構(gòu)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，通過變溫電子順磁共振(EPR)和變溫?zé)晒鉁y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，并進行分析。

結(jié)果表明，從290 K下降至170 K溫度變化過程中，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。另外通過變溫核磁氫譜和理論計算，發(fā)現(xiàn)超分子體系中自旋與熒光性質(zhì)的協(xié)同作用，來源于變溫時主客體作用的改變。對比研究發(fā)現(xiàn)，主客體作用越強，自旋與熒光的協(xié)同越顯著。這些研究表明超分子組裝可用于設(shè)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(jié)構(gòu)和 (b) 電子自旋密度分布圖。Sc₃C₂@C₈₀?TB[12]CPP的 (c)分子結(jié)構(gòu)和 (d) 電子自旋密度分布圖。