近日，永利集团88304官网在线登录陈诚毅博士与多个团队合作在国际顶级学术期刊《Journal of the American Chemical Society》(《美国化学会志》)（中科院1区top，IF=15.6）发表了题为“Kondo resonance of a Carbon-Centered Radical in a Single-Molecule Junction”（“单分子结中碳中心自由基的近藤共振”）的学术论文。永利官网机电工程学院陈诚毅博士（排第一）和中国人民大学物理学院博士生朱华为论文的共同第一作者，中国人民大学物理学院季威教授与香港科技大学林念教授为论文的共同通讯作者，永利集团88304官网在线登录机电工程学院为第一单位（永利官网首次以第一单位在JACS期刊发表研究论文）。
在本研究中，团队应用扫描隧道显微镜和扫描隧道谱技术研究了单个自由基结中的量子输运。具体地，团队使用非平面的三(4-腈)-三苯甲基分子（以下简称TPM分子）与Ni原子配位，在Au(111)表面构筑了二维金属有机框架结构(2D-MOF)，在该结构中，每个TPM分子被Au(111)表面的三个Ni原子锚定，形成TPM-Ni3单分子结（图1a）。团队利用针尖操纵技术，准确诱导了TPM分子中心sp3碳原子的脱氢反应，获得了单个TPM自由基分子(d-TPM，图1a–1d)。随后，团队利用扫描隧道谱，在5.3 K低温条件下观测到了d-TPM自由基上的近藤共振峰(Kondo Resonance)（图1e）。利用空间分辨扫描隧道谱（图1f），结合密度泛函理论（DFT）计算，团队揭示了TPM自由基单占据分子轨道（SOMO）的π电子自旋通过Ni原子的d轨道与Au(111)衬底的传导电子耦合，表现出近藤共振的机制（图1f）。
图1 (a) 针尖诱导脱氢前的Ni-TPM的STM图。(b) 脱氢后的Ni-(d-TPM)的STM图。(c、d) Ni-(d-TPM) (左)和Ni-TPM (右)在真空中(c)和Au(111)表面上(d)的弛豫原子结构侧视图。（e）d-TPM分子上的dI/dV谱。(f) 实验观测到的近藤云空间分布。(g) 针尖诱导脱氢以及间接近藤屏蔽机制示意图。
该研究为π自由基之间及其与金属衬底间的相互作用提供了新思路，拓展了对π自由基和传导电子间接近藤屏蔽机制的理解，同时预示了一种利用固态自旋电子器件中的原子接触来调控有机自由基自旋量子输运的新方法。
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c09680