中国科大科研成果发表在Science

　　

生物通报道：在9月2号的《科学》（Science）杂志上刊登了一篇以Reports形式由中国科技大学单分子选键化学实验室完成的文章，题目为《通过化学键合控制吸附磁性离子的近藤效应》（Controlling the Kondo Effect of an Adsorbed Magnetic Ion Through Its Chemical Bonding）。并且在同期的“透视”栏目中专文对该成果进行了介绍和评价。

长期以来，中外科学家一直期望可以像做手术一样随意对单个分子进行精确的修饰和“改造”，以实现特定的功能。上世纪90年代美国科学家W. Ho领导的实验室在世界上首次利用扫描隧道显微镜实现了单个小分子的化学反应，揭示了“单分子手术”这一崭新方法的巨大潜力。但数年来，利用单分子化学反应来实现特殊物理性质却一直是未能实现的前沿难题。

利用低温扫描隧道显微镜（STM）单分子成像图

具有高度的对称性和稳定性的钴酞菁分子是一种仅1.3纳米大小的共轭大环平面分子，它与人体内的血红素、植物体内的叶绿素具有非常相似的结构和性质，在光电器件、生物技术等方面具有广泛和重要的应用与研究价值。从2002年起，中国科大的研究人员就意识到这类带磁性离子的分子具有巨大研究价值和应用前景，他们通过2年多的不懈努力，系统地研究了该分子吸附于金属表面的各种物理、化学性质，在此基础上巧妙地对其进行“单分子手术”，成功“剪裁”其分子外围的氢原子，并使其与金属表面形成稳定的化学键。研究人员发现，当钴酞菁分子吸附到金属表面后，其中心的二价钴离子的局域磁矩完全消失。但通过在分子内部实现的精确 “手术”后，却能够使整个分子的空间结构和电子结构产生变化，由此可以改变和调控其中心钴离子的自旋态，使其显示出由局域磁性所引起的近藤效应*。

*生物通注：近藤效应（Kondo effect）是指低温下金属中磁性杂质对电阻的影响。

新闻发布会

杨金龙教授在接受记者采访

文章通讯作者介绍：

杨金龙教授、博士生导师，男，汉族，1966年出生于江苏盐城。2000年国家杰出青年基金获得者，2001年教育部“****奖励计划”特聘教授。

杨金龙教授

杨金龙15岁上大学，30岁就被破格晋升为教授，33岁成为中国科技大学最年轻的博士生导师之一。他对使用和发展第一性原理的方法与模型，多重凝聚态体系的结构和性质进行深入研究，取得了一系列重要成果，发表论文93篇，其中SCI收录67篇。以项目负责人或子项目负责人身份，参加“国家重点基础研究发展规划”、863计划和973课题等多个项目的研究工作。

近年来他和实验合作者在单分子化学物理领域取得若干重要研究成果，如首次确定C₆₀在Si(111)7x7表面上的吸附取向（发表在Phys.Rev.Lett.上，美国物理学会物理新闻图片网新闻，1999年中国基础研究十大新闻之一），获得首张具有化学键分辨率的能够展示C₆₀笼状结构的C₆₀单分子STM图象（发表在2001年的Nature上，2001年中国基础研究十大新闻之一和2001年中国十大科技进展之一）等，引起了国内外的广泛关注。现任中国科技大学单分子选键化学实验室副主任。

 

侯建国教授，1959年生于福建平潭。1983年毕业于中国科学技术大学物理系，1989年获中国科学技术大学博士学位。1993年至1995年在美国Oregon州立大学化学系做助理研究员。现任中国科学技术大学教授、副校长、理化科学中心主任。    主要从事结构分析、表面物理化学和无机材料制备方法的研究。利用分子自组装技术，获得了能够分辨碳—碳单键和双键的分子图像，并从实验和理论上分别论证了扫描隧道显微术对单分子直接成像的可能性与限制因素，并进而确定了C 表面晶格的取向特征。此外，发展了确定单分子在固体表面吸附取向与局域电子态的方法，提出了制备具有特殊性能的同质分子超晶格的新途径。2003年当选中国科学院院士。

侯建国教授

侯建国教授长期从事物理化学领域特别是富勒烯分子与相关材料的研究工作，已在Nature、Science、J. of Amer. Chem. Soc. 、Phys. Rev. lett. 等期刊杂志上发表学术论文一百多篇，是该领域有国际影响的学者。曾多次在国际会议上做邀请报告，担任三个国际刊物的编委和一系列国际会议的程序委员会委员。获中科院自然科学奖一等奖、华人物理学会亚洲成就奖和求是青年学者奖等学术奖励。主要学术成绩如下：

1 ) 首次利用低温STM（ScanningTunneling Microscope）获得能够分辨碳-碳单键和双键的C60单分子图象，并论证了利用探针显微术直接观察分子内部结构的可能性和限制因素。被Nature的审稿人评价为“构思巧妙，实验严谨”的工作（第一作者），被评为2001年中国十大科技进展新闻，并获中国分析测试协会“CAIA”奖特等奖。

2) 分子在固体表面的吸附取向和局域电子态是催化、化学反应动力学等领域的重要基础问题。利用STM和STS相结合，发展了确定单分子在固体表面特定位置吸附取向的方法，并首次确定了C60分子在Si表面的吸附取向与局域电子态，被PRL审稿人认为是一项“精致的实验”（第一作者），美国物理学会新闻网也专门加以介绍。并被评为1999年中国基础科学研究十大新闻。

3) 90年代在美国工作期间，发展了温度梯度CVD方法，首次生长出M3C60单晶材料，提供了一系列理想的C60超导体材料的参数，论文发表在Scinece和Nature上（第二作者）。与著名固态化学家A. Sleight合作，成功制备了掺杂的无限多层CuO面氧化物体系。

4) 80年代，他将分形理论引入非晶半导体晶化结构形态的表征，使非晶化动力学的研究有一个量化的表征手段，并提出新的扩散控制的分形晶化机制，获得1997年中科院自然科学一等奖（第一排名）。

 

Science原文摘要：

Reports

Controlling the Kondo Effect of an Adsorbed Magnetic Ion Through Its Chemical Bonding

Aidi Zhao, Qunxiang Li, Lan Chen, Hongjun Xiang, Weihua Wang, Shuan Pan, Bing Wang, Xudong Xiao, Jinlong Yang,* J. G. Hou,* Qingshi Zhu

We report that the Kondo effect exerted by a magnetic ion depends on its chemical environment. A cobalt phthalocyanine molecule adsorbed on an Au(111) surface exhibited no Kondo effect. Cutting away eight hydrogen atoms from the molecule with voltage pulses from a scanning tunneling microscope tip allowed the four orbitals of this molecule to chemically bond to the gold substrate. The localized spin was recovered in this artificial molecular structure, and a clear Kondo resonance was observed near the Fermi surface. We attribute the high Kondo temperature (more than 200 kelvin) to the small on-site Coulomb repulsion and the large half-width of the hybridized d-level.

Hefei National Laboratory for Physical Sciences at Microscale, University of Science and Technology of China (USTC), Hefei, Anhui 230026, People's Republic of China.

* To whom correspondence should be addressed. E-mail: [e-mail] (J.G.H.); [e-mail] (J.Y.)

生物通记者 朱方雨