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自旋電子學通過調(diào)控電子的自旋自由度來構(gòu)建新型電子學器件。與傳統(tǒng)微電子 技術(shù)相比，自旋電子學器件具有非易失性、低功耗、高密度和高速度等優(yōu)點，在 磁存儲、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。在過去的一、 二十年間，自旋電子學領(lǐng)域已經(jīng)取得了巨大的進展，包括高密度磁記錄技術(shù)和磁 性隨機存儲器。由于能夠便捷地通過改變特定外部條件對其電子自旋及磁性進行 有效的調(diào)控，有機分子逐漸成為近年來自旋電子學的研究熱點，并衍生出了分子 自旋電子學這一新興研究領(lǐng)域。 目前，利用掃描隧道顯微鏡（STM）探測并調(diào)控吸附于金屬基底的單分子近 藤效應(yīng)（Kondo effect）進而表征單分子的自旋電子性質(zhì)是研究分子自旋電子學的 重要方法。部分卟啉及其衍生物由于其特殊的離域自由基能夠與金屬基底的導帶 電子更有效地交換，已經(jīng)實現(xiàn)了對分子自旋的調(diào)控。在此基礎(chǔ)上，南京大學沈珍 教授與李紹春教授合作，制備出二苯并咔咯銀配合物(Ag-1)，并利用 STM 對 Ag1 在 Ag(111)基底上的近藤效應(yīng)進行了研究，發(fā)現(xiàn) Ag-1 的電子態(tài)從常態(tài)下閉竅層 單線態(tài)到吸附于銀基底后轉(zhuǎn)變?yōu)殚_竅層單線態(tài)，首次直接觀察到了咔咯銀配合物 的分子自旋電子學性質(zhì) （圖 1）。

圖 1. Ag-1 被吸附到 Ag(111)基底表面后的單分子 STM 成像和近藤性質(zhì)。 

Ag-1 晶體的構(gòu)型為咔咯幣族金屬配合物最普遍的馬鞍形構(gòu)型。而當 Ag-1 被吸附到 Ag(111)基底表面后，其呈現(xiàn)的是從未出現(xiàn)過的兩種不同朝向的拱形構(gòu) 型（圖 1，依據(jù) Ag 原子與基底的距離大小，分別稱作“Ag-Up” 和“AgDown”）。STM 實驗結(jié)果顯示，在兩種不同構(gòu)型分子的中心金屬和咔咯環(huán)上的 位點處均可以探測到明顯的近藤信號，且強度由中心金屬向咔咯環(huán)上的位點處 遞減。這類在中心金屬和配體環(huán)上均具有近藤信號的雙通道分子，為自旋電子 學領(lǐng)域的微型化數(shù)據(jù)存儲和邏輯門器件的設(shè)計提供了新途徑。 該工作以“Ligand Non-innocence and Single Molecular Spintronic Properties of AgII Dibenzocorrole Radical on Ag(111)”發(fā)表在 Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60,  11702 –11706。南京大學化學化工學院徐嘉梁博士和物理學院朱立博士為共同 第一作者，物理學院李紹春教授、化學化工學院吳凡特任副研究員和沈珍教授 為共同通訊作者。該工作得到了配位化學國家重點實驗室、人工微結(jié)構(gòu)科學與 技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心、國家自然科學基金的支持或資助。