卟啉大环化合物可以稳定一组磁性金属离子，从而在中心附近引入局部净自旋。在卟啉中引入离域自旋具有重要的意义，例如，用于建立相关的量子自旋，然而这仍然具有挑战。近日，上海交通大学Shiyong Wang，Xiaodong Zhuang等证明了如扫描探针显微镜和不同水平的理论计算所揭示的那样，无金属卟啉具有离域的π电子磁性。
本文要点：
1）使用组合溶液和表面合成，作者合成了三种具有不同π电子拓扑的无金属卟啉。作者通过高分辨率非接触原子力显微镜表征了它们的化学结构，从而能够在单个化学键水平上清楚地区分其π电子拓扑。
2）使用低温扫描隧道光谱，作者通过近藤效应证实了它们的π电子磁性。通过清晰的经验规则，平均场哈伯德模型和自旋极化密度泛函理论计算可以很好地阐明实验观察结果。
3）研究还发现，可以通过调整界面电荷转移，通过STM操作来打开/关闭π电子磁性。
该工作提供了一种精确控制无金属卟啉中π电子磁性的有效方法，该方法可以进一步扩展以设计基于卟啉体系结构的新磁性功能。
Yan Zhao, et al. Precise Control of Pi-electron Magnetism in Metal-free Porphyrins. J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c07791
