通过无金属多卟啉系统合成量子纳米磁体

上海交通大学的一组研究人员与哈佛大学的两位同事合作，开发了一种合成基于无金属多卟啉系统的单量子纳米磁体的新方法。在他们发表在《自然化学》杂志上的论文中，该小组描述了他们的方法及其可能的用途。

分子磁体是能够表现出铁磁性的材料。它们与其他磁体不同，因为它们的组成部分由有机分子或配位化合物的组合组成。化学家一直在研究它们的特性，目的是利用它们开发医学疗法，例如先进的磁共振成像、新型化学疗法和可能的磁场诱导的局部热疗疗法。在这项新的努力中，研究人员开发了一种方法来制造具有量子特性的分子纳米磁体。

该技术首先使用他们所描述的传统“溶液化学”合成单卟啉——单卟啉是通过使用原子力显微镜从多卟啉中拉出氢原子而产生的。然后，研究人员将结果应用于金基，他们将其放入烤箱中并加热至 80°C。这迫使材料中的环变成链状。然后他们将烤箱调至 290°C，然后让材料再煮 10 分钟。这导致了额外碳循环的形成和量子纳米磁体的产生。

该技术之所以有效，是因为它涉及使用卟啉，这是一种杂环分子，具有多个带有离域电子的双键。它们通常以环的形式存在。它们还很容易与离子和稀土金属形成络合物，这使得它们可以用来制造分子磁体。

一旦他们的磁铁完成，研究人员就使用扫描隧道显微镜对其进行了研究，发现了 15 毫电子伏特的自旋之间的铁磁相互作用。他们进一步证实了使用具有自旋循环的光谱学的磁相互作用交换的存在。

研究人员认为，他们的方法是制造可变长度的多卟啉量子纳米磁体的一种相对简单的方法，这些磁体也可以具有不同数量的自由基中心。