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成果簡報

基于量子特性，電子自旋傳感器具有高靈敏度，可以廣泛應(yīng)用于探測各種物理化學(xué)性質(zhì)，如電場、磁場、分子或蛋白質(zhì)動力學(xué)以及核或其他粒子等。這些獨(dú)特的優(yōu)勢和潛在應(yīng)用場景，使基于自旋的傳感器成為當(dāng)前熱點(diǎn)的研究方向。Sc3C2@C80具有由碳籠保護(hù)的高度穩(wěn)定的電子自旋，適用于多孔材料內(nèi)的氣體吸附檢測。Py-COF是一種最近出現(xiàn)的具有獨(dú)特吸附性能的多孔有機(jī)框架材料，它使用具有甲?；桶被淖钥s合構(gòu)建塊制備，其理論孔徑為1.38 nm。因此，一種金屬富勒烯Sc3C2@C80單元（尺寸約0.8 nm）可以進(jìn)入Py-COF的一個納米孔。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所王太山研究員開發(fā)了一種基于金屬富勒烯的納米自旋傳感器，用于探測多孔有機(jī)框架內(nèi)的氣體吸附情況。將順磁性金屬富勒烯，Sc3C2@C80嵌入基于芘基的共價有機(jī)框架(Py-COF)的納米孔中。使用EPR技術(shù)(國儀量子EPR200-Plus)記錄嵌入Sc3C2@C80自旋探針的Py-COF內(nèi)吸附的N2、CO、CH4、CO2、C3H6和C3H8。研究表明，嵌入Sc3C2@C80的EPR信號有規(guī)律地隨Py-COF的氣體吸附性能有關(guān)。研究結(jié)果以“Embedded nano spin sensor for in situ probing of gas adsorption inside porous organic frameworks”為題，發(fā)表在Nature Communications上。

利用 Sc3C2@C80 的分子自旋探測 Py-COF 的氣體吸附性能

在研究中，作者使用一種具有順磁性金屬富勒烯，Sc3C2@C80(尺寸約0.8 nm)作為自旋探針嵌入到基于芘基的COF(Py-COF)的一個納米孔，檢測Py-COF內(nèi)的氣體吸附。然后，通過記錄嵌入的Sc3C2@C80 EPR信號，研究了Py-COF對N2、CO、CH4、CO2、C3H6和C3H8氣體的吸附性能。研究表明，Sc3C2@C80的EPR信號有規(guī)律地隨Py-COF的氣體吸附性能有關(guān)。并且與傳統(tǒng)的吸附等溫線測量不同，這種可植入的納米自旋傳感器可以通過原位實(shí)時監(jiān)測來探測氣體的吸附和解吸。所提出的納米自旋傳感器還用于探測金屬-有機(jī)框架(MOF-177)的氣體吸附性能，證明了其多功能性。

氣體吸附性能與EPR信號的關(guān)系

氣壓對EPR信號的影響

EPR信號線寬分析

用Sc3C2@C80的分子自旋法探討MOF-177的氣體吸附過程

摘要

Nature Communications：嵌入式納米自旋傳感器用于原位探測多孔有機(jī)框架內(nèi)氣體吸附

Embedded nano spin sensor for in situ probing of gas adsorption inside porous organic frameworks. Nature Communications (2023)

自旋傳感器因其高靈敏度而備受關(guān)注。在此，我們開發(fā)了一種基于金屬富勒烯的納米自旋傳感器，用于探測多孔有機(jī)框架內(nèi)的氣體吸附情況。為此，我們選擇了順磁性金屬富勒烯Sc3C2@C80，并將其嵌入芘基共價有機(jī)框架（Py-COF）的納米孔中。使用電子順磁共振波譜（EPR）技術(shù)檢測了Sc3C2@C80在Py-COF中吸附N2、CO、CH4、CO2、C3H6和C3H8后的信號。結(jié)果表明，嵌入Sc3C2@C80后EPR信號有規(guī)律變化，這與Py-COF的氣體吸附性能有關(guān)。與傳統(tǒng)的吸附等溫線測量方法不同，這種植入式納米自旋傳感器可以對氣體的吸附和解吸進(jìn)行原位實(shí)時監(jiān)測。所提出的納米自旋傳感器還被用于探測金屬有機(jī)框架(MOF-177)的氣體吸附性能、證明了它的多功能性。因此，該納米自旋傳感器適用于量子傳感和精密測量。

國儀量子EPR用戶獎勵政策細(xì)則

1.IF < 5.0（影響因子取最近的影響因子）的SCI、EI期刊，每篇獎勵200元現(xiàn)金紅包；

2.5.0≤IF＜10的SCI期刊，每篇獎勵500元現(xiàn)金紅包；

3.IF≥10的SCI期刊，每篇獎勵1000元現(xiàn)金紅包；

4.如論文發(fā)表于Nature、Science或Cell期刊正刊，每篇獎勵 5000元現(xiàn)金紅包。

提及國儀量子儀器型號的方法：

要求在實(shí)驗(yàn)方法中提及儀器品牌型號：國儀量子EPR200-Plus，國儀量子EPR200M等，英文參考如下：

Electron paramagnetic resonance spectroscopy spectra were measured on Chinainstru&Quantumtech (Hefei) EPR200-Plus with continues-wave X band frequency.

獎勵實(shí)施流程：

1.用戶申請：需為測試申請者及文章作者，直接聯(lián)系CIQTEK應(yīng)用中心應(yīng)用專家、登錄登錄國儀量子官網(wǎng)與我們聯(lián)系；

2.資格審核：身份審核、對相應(yīng)文章發(fā)表情況、提及儀器情況及影響因子進(jìn)行審核（提供相應(yīng)證明：發(fā)表論文的接收函及論文原文，或已發(fā)表論文的網(wǎng)上版本鏈接）；

3.審核通過后由公司統(tǒng)一發(fā)放獎勵，發(fā)放形式協(xié)商確定。

獎勵申請說明：

1.獎勵后我司內(nèi)部備注，每篇文章原則上只獎勵一次；

2.作品獲得獎勵后，即默認(rèn)為作者授權(quán)主辦方可以使用作者名及成果名稱進(jìn)行宣傳推廣活動，包括但不限于媒體宣傳、現(xiàn)場展示、網(wǎng)絡(luò)推廣等；

3.本政策有效期自2023年6月30日至2023年12月31日（如有變化會另行通知）；

4.本獎勵政策最終解釋權(quán)歸國儀量子（合肥）技術(shù)有限公司所有。

國儀量子電子順磁共振波譜儀

近年來，國家大力支持國產(chǎn)高端科學(xué)儀器發(fā)展，推進(jìn)高水平科技成果自立自強(qiáng)，國產(chǎn)高端科學(xué)儀器迎來了長足進(jìn)步。

國儀量子電子順磁共振波譜儀為直接檢測順磁性物質(zhì)提供了一種非破壞性的分析方法。可研究磁性分子、過渡金屬離子、稀土離子、離子團(tuán)簇、摻雜材料、缺陷材料、自由基、金屬蛋白等含有未成對電子物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)以及動力學(xué)等信息，能夠提供原位和無損的電子自旋、軌道和原子核等微觀尺度的信息。在物理、化學(xué)、生物、材料、工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

國儀量子EPR系列: