近日，深圳大學高等研究院李曉光研究員團隊在美國化學會的《The Journal of Physical Chemistry Letters》（影響因數：6.71，中科院一區）雜誌上發表了題為“Precise Spin Manipulation of Single Molecule Positioning on Graphene by Coordination Chemistry”的研究論文。論文第一作者是王雨副研究員，合作者包括王政博士（李曉光研究員組內訪問學者）以及中國科學技術大學楊金龍院士。深圳大學高等研究院為該論文的第一完成單位和通訊組織，李曉光研究員為論文唯一通訊作者。
在納米尺度上實現分子自旋態的精確量測和調控對發展新一代高性能、低能耗的自旋電子學、量子資訊處理和高密度磁存儲器件有著重要意義。一般說來，由於分子與襯底的相互作用以及外界環境因素影響，相應的分子自旋量子態壽命受到極大的限制，單個分子自旋的精確量測和調控一直是一個具有挑戰性的問題。與此同時，過去的十幾年來，隨著二維資料石墨烯的發現，其自身獨特的電學、光學和機械性質受到了人們廣泛的關注，也為自旋電子學的發展提供了一個新的研究思路。在二維資料中實現基於自旋的電子學應用，將是一項結合兩者優勢，極具研究價值和現實意義的課題。相關問題的解决可為設計發展新一代微電子器件提供有借鑒價值的科學依據。
在前期工作基礎上[Phys.Chem.Chem.Phys.215424（2019）]，研究團隊以過渡金屬酞菁分子吸附石墨烯/金屬金複合襯底為對象，進一步考慮額外的CO和NO小分子吸附對體系電子結構，尤其是分子自旋和磁性的影響。通過第一性密度泛函理論計算，實現了分子自旋從S到S-1/2或者S到S-1的精確調控。同時綜合使用分子軌道理論和主相互自旋-軌道分析方法對吸附體系的幾何構型以及分子自旋極化的變化進行了解釋。該研究為精確調控單分子自旋態提供了有效途徑，為相關實驗提供了重要的啟示，對設計與二維資料相集成的單分子自旋電子學器件具有重要指導意義。
研究工作受國家自然科學基金，國家重點研究計畫以及中國博士後科學基金項目等資助。
文章連結：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.0c03026