中國科技大學在單分子選鍵化學研究領域獲重大進展 (2005-09-23)
發布時間:2007-12-04
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用低溫超高真空掃描隧道顯微鏡,巧妙地對吸附于金屬表面的鈷酞菁分子進行“單分子手術”,成功實現了單分子自旋態的控制。這是我國科學家在單分子選鍵化學研究領域最近獲得的重大進展。9月2日出版的美國《科學》雜志發表了他們的論文,并在同期的“透視”欄目中專文對該成果進行了介紹和評價。
由中國科技大學微尺度物質科學國家實驗室侯建國院士、楊金龍教授和朱清時院士等開展的這項研究,在世界上首次實現了單個分子內部的化學反應,并利用局域化學反應改變和控制分子的物理性質,從而實現重要的物理效應,為單分子功能器件的制備提供了一個極為重要的新方法,揭示了單分子科學研究新的廣闊前景。
具有高度對稱性和穩定性的鈷酞菁分子是一種僅1.3納米大小的共軛大環平面分子。中科大研究人員歷時2年多,系統研究了該分子吸附于金屬表面的各種理化性質,巧妙地對其進行“單分子手術”,成功“剪裁”其分子外圍的氫原子,并使其與金屬表面形成穩定的化學鍵。研究發現,當鈷酞菁分子吸附到金屬表面后,其中心的二價鈷離子的局域磁矩完全消失。但通過在分子內部實現的精確“手術”后,卻能夠使整個分子的空間結構和電子結構產生變化,由此可以改變和調控其中心鈷離子的自旋態,使其顯示出由局域磁性所引起的近藤效應。
《科學》雜志審稿人認為:“該實驗數據極好,結果新穎,分析也同樣出色,這是新穎的單分子功能調控的一個極好的例子。”“文章的新穎之處在于提出局域自旋可以通過這種過程產生并呈現出近藤效應。作為一個完整的體系,這項實驗工作開辟了一個新的領域。”