作者:Forschungszentrum Juelich
用于自旋开关和调谐的基于卟啉的多功能界面模型
信用:Forschungszentrum Jülich 金属和分子化合物之间形成的分子界面作为未来光电子和自旋电子器件的构件具有巨大的潜力
过渡金属酞菁和卟啉配合物是这种界面的有前途的组分
Forschungszentrum Jülich的科学家与一组国际科学家一起，一直致力于开发一个模型系统，通过以纳米级精度稳定和控制复合物中的自旋和氧化态，来设计具有独特功能和增强性能的这类器件
除此之外，他们还发现了一种机制，这种机制可以在未来用于在卟啉中存储信息，或者开发极其灵敏的传感器来检测有毒的二氧化氮
生物系统中一些最重要的过程是由含有金属离子的酶催化的，其中意想不到的反应性对应于低氧化态
例如，卟啉是一类染料分子，参与植物的光合作用和红细胞的氧运输
受卟啉生物功能的启发，科学家们将卟啉分配到广泛的技术用途中
然而，这些有机金属配合物在技术领域的任何实际应用都需要对待开发的分子性质进行纳米尺度的控制
一组来自弗松赞特鲁姆·尤里奇的科学家已经在这些系统上工作了一段时间，目标是微调它们的电子和磁特性，并理解控制界面相互作用的机制
“我们已经朝着这个方向迈出了第一步，将镍卟啉与铜偶联，这是一种高度相互作用的表面
这种独特的组合产生了一些非常有趣的性质:例如，铜促进卟啉中的显著电荷转移
此外，它触发了中心金属镍的还原，使该系统的特性更接近最初激励我们的生物系统
因此，我们想知道，为什么不更进一步，利用镍(ⅰ)的高反应性？”博士解释道
尤里克的彼得·格伦伯格研究所的维塔利·费耶
事实上，在该界面处的不饱和低价Ni(I)金属离子可用于催化，并且轴向配体如小双原子分子的附着提供了进一步控制氧化和自旋状态的可能性
看似简单的方法却有了有趣的发现:例如，将分子界面暴露在低剂量的二氧化氮中会导致镍离子转换到更高的自旋状态
即使在掩埋的多层系统中，化学活性低价镍离子也可以用二氧化氮功能化，提供金属中心电子性质的选择性调节
界面处的轴向配体配位自旋转换是一个可逆的过程，界面的温和退火可以恢复到原始状态
尽管镍在室温下起可逆自旋开关的作用，但大环主链的电子结构没有改变，其中前沿轨道主要位于该主链上
Ph的Iulia Cojocariu说:“其原因是卟啉与底物的强接触似乎表现为一种能量对应物，阻止了所谓的表面反式效应引起的进一步几何修饰。”
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彼得·格林伯格学院的学生
这种方法以前从未在室温下被观察到，并且有潜力在未来被开发用于将信息存储在卟啉中，或者构建用于检测有害物质如二氧化氮的特别灵敏的传感器
这项研究发表在《小》杂志上
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