通过在Au(111)表面工程化卟啉π-自由基来构建Kondo链

《Journal of the American Chemical Society》：Construction of Kondo Chains by Engineering Porphyrin π-Radicals on Au(111)

量子调控与分子Kondo效应研究，通过STM诱导去氢化构建准一维卟啉链，揭示奇偶依赖的手性对称性零模式分布及波函数重叠与能隙共同作用的竞争机制。

　　

对分子自由基自旋的量子操控为研究多体系统中的新兴现象提供了重要平台。在本研究中，我们结合了表面限制合成技术与扫描隧道显微镜（STM）的尖端诱导脱氢作用，实现了在Au(111)表面对基于卟啉的准一维Kondo链（包含1至7个单元）进行原子级精确调控。高分辨率的STM测量结果与低能量的有效模型共同表明，每个卟啉单元中的π-自由基形成了被传导电子屏蔽的Kondo单态。相邻的单态通过量子态重叠所支持的电子隧穿实现了直接相干耦合。关键的是，有效模型中的手性对称性决定了零模分布——这种分布仅存在于奇数长度的链中，而在偶数长度的链中不存在——从而在有限长度链的STM谱中产生了明显的奇偶量子效应。此外，并联卟啉链的数量会非单调地影响Kondo效应与自旋交换之间的竞争关系，表现出不同的强度趋势，并表明波函数重叠以及SOMO-LUMO能隙共同调控了这些相互作用。这项工作不仅揭示了受限量子系统中多体关联的尺寸依赖性，还为分子自旋架构的量子临界操控开辟了新的途径。