成果簡報

基于量子特性，電子自旋傳感器具有高靈敏度，可以廣泛應用于探測各種物理化學性質，如電場、磁場、分子或蛋白質動力學以及核或其他粒子等。這些獨特的優勢和潛在應用場景，使基于自旋的傳感器成為當前熱點的研究方向。Sc3C2@C80具有由碳籠保護的高度穩定的電子自旋，適用于多孔材料內的氣體吸附檢測。Py-COF是一種最近出現的具有獨特吸附性能的多孔有機框架材料，它使用具有甲酰基和氨基的自縮合構建塊制備，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）可以進入Py-COF的一個納米孔。

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

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注。在此，我們開發了一種基于金屬富勒烯的納米自旋傳感器，用于探測多孔有機框架內的氣體吸附情況。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框架（Py-COF）的納米孔中。使用電子順磁共振波譜（EPR）技術檢測了Sc3C2@C80在Py-COF中吸附N2、CO、CH4、CO2、C3H6和C3H8后的信號。結果表明，嵌入Sc3C2@C80后EPR信號有規律變化，這與Py-COF的氣體吸附性能有關。與傳統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行原位實時監測。所提出的納米自旋傳感器還被用于探測金屬有機框架(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元現金紅包；

2.5.0≤IF＜10的SCI期刊，每篇獎勵500元現金紅包；

3.IF≥10的SCI期刊，每篇獎勵1000元現金紅包；

4.如論文發表于Nature、Science或Cell期刊正刊，每篇獎勵 5000元現金紅包。

提及國儀量子儀器型號的方法：

要求在實驗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.

獎勵實施流程：

1.用戶申請：需為測試申請者及文章作者，直接聯系CIQTEK應用中心應用專家、登錄登錄國儀量子官網與我們聯系；

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

3.審核通過后由公司統一發放獎勵，發放形式協商確定。

獎勵申請說明：

1.獎勵后我司內部備注，每篇文章原則上只獎勵一次；

2.作品獲得獎勵后，即默認為作者授權主辦方可以使用作者名及成果名稱進行宣傳推廣活動，包括但不限于媒體宣傳、現場展示、網絡推廣等；

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歸國儀量子（合肥）技術有限公司所有。

國儀量子電子順磁共振波譜儀

近年來，國家大力支持國產高端科學儀器發展，推進高水平科技成果自立自強，國產高端科學儀器迎來了長足進步。

國儀量子電子順磁共振波譜儀為直接檢測順磁性物質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的組成、結構以及動力學等信息，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、生物、材料、工業等領域具有廣泛的應用。

國儀量子EPR系列: