近日，深圳大学高等研究院李晓光研究员团队在美国化学会的《The Journal of Physical Chemistry Letters》（影响因子：6.71，中科院一区）杂志上发表了题为“Precise Spin Manipulation of Single Molecule Positioning on Graphene by Coordination Chemistry”的研究论文。论文第一作者是王雨副研究员，合作者包括王政博士（李晓光研究员组内访问学者）以及中国科学技术大学杨金龙院士。深圳大学高等研究院为该论文的第一完成单位和通讯单位，李晓光研究员为论文唯一通讯作者。
在纳米尺度上实现分子自旋态的精确测量和调控对发展新一代高性能、低能耗的自旋电子学、量子信息处理和高密度磁存储器件有着重要意义。一般说来，由于分子与衬底的相互作用以及外界环境因素影响，相应的分子自旋量子态寿命受到极大的限制，单个分子自旋的精确测量和调控一直是一个具有挑战性的问题。与此同时，过去的十几年来，随着二维材料石墨烯的发现，其自身独特的电学、光学和机械性质受到了人们广泛的关注，也为自旋电子学的发展提供了一个新的研究思路。在二维材料中实现基于自旋的电子学应用，将是一项结合两者优势，极具研究价值和现实意义的课题。相关问题的解决可为设计发展新一代微电子器件提供有借鉴价值的科学依据。
在前期工作基础上[Phys.Chem.Chem.Phys.21,5424 (2019)]，研究团队以过渡金属酞菁分子吸附石墨烯/金属金复合衬底为对象，进一步考虑额外的CO和NO小分子吸附对体系电子结构,尤其是分子自旋和磁性的影响。通过第一性密度泛函理论计算，实现了分子自旋从S到S-1/2或者S到S-1的精确调控。同时综合使用分子轨道理论和主相互自旋-轨道分析方法对吸附体系的几何构型以及分子自旋极化的变化进行了解释。该研究为精确调控单分子自旋态提供了有效途径，为相关实验提供了重要的启示，对设计与二维材料相集成的单分子自旋电子学器件具有重要指导意义。
研究工作受国家自然科学基金，国家重点研究计划以及中国博士后科学基金项目等资助。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.0c03026