分子自旋的精準調控是發展分子自旋器件的關鍵基礎。構築這類分子器件通常需要将磁性分子置于金屬電極等固體表面，這不可避免地會引入分子與基底之間的相互作用，從而顯著影響分子的電子結構和自旋性質，甚至導緻分子磁矩的淬滅。因此，實現對磁性分子與基底之間相互作用的有效調控，是推動分子自旋體系走向實際器件應用的關鍵前提。

面向這一目标，吳凱/劉婧團隊從界面工程策略出發，在金表面構築了一種新穎的緻密溴原子單層結構，并将其作為磁性分子與金屬基底之間的功能界面層。該界面層兼具電子去耦與空穴摻雜的雙重功能，從而實現了對吸附分子自旋态的精準調控（圖1）。

圖1. 電子去耦-空穴摻雜雙功能溴原子層調控吸附分子自旋态。

掃描隧道顯微鏡、掃描隧道譜和密度泛函理論計算相結合的研究表明，該溴原子層具有較大帶隙，能夠有效抑制磁性金屬酞菁分子（FePc和CoPc）與金屬基底之間的電子态雜化，使分子的自旋基态及其自旋激發能夠被清晰分辨和準确表征。與此同時，溴原子層具有較強的電子親和能力，能夠通過界面電荷轉移對吸附分子産生空穴摻雜效應，從而調控分子的價電子構型和自旋态。具體而言，當FePc和CoPc分子吸附在溴原子層修飾的金單晶表面時，它們自旋基态分别由本征的S = 1和S = 1/2轉變為S = 3/2和反鐵磁單重态（S = 0）。這些結果表明，溴原子層是一種兼具電子去耦和空穴摻雜能力的雙功能界面修飾層，在精準調控表面分子電子結構和自旋性質方面展現出重要潛力；同時，這一界面修飾策略也為分子自旋器件的設計提供了新的思路。

上述研究成果以“Atomic Bromine Layer as a Hole-Doping Decoupling Adlayer for Molecular Spin Modulation”為題，發表于Journal of the American Chemical Society （doi: 10.1021/jacs.5c22563；https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c22563）。小組吳鐘義博士、電子學院李傑博士和中科院蘇州納米所王利博士為共同第一作者；電子學院王永鋒教授、小組陳其偉博士、劉婧博士和吳凱教授為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金和科技部相關項目的支持。

審核：牛林，劉志博