成果简报

基于量子特性，电子自旋传感器具有高灵敏度，可以广泛应用于探测各种物理化学性质，如电场、磁场、分子或蛋白质动力学以及核或其他粒子等。这些独特的优势和潜在应用场景，使基于自旋的传感器成为当前热点的研究方向。Sc3C2@C80具有由碳笼保护的高度稳定的电子自旋，适用于多孔材料内的气体吸附检测。Py-COF是一种最近出现的具有独特吸附性能的多孔有机框架材料，它使用具有甲酰基和氨基的自缩合构建块制备，其理论孔径为1.38 nm。因此，一种金属富勒烯Sc3C2@C80单元（尺寸约0.8 nm）可以进入Py-COF的一个纳米孔。

中国科学院化学研究所王太山研究员开发了一种基于金属富勒烯的纳米自旋传感器，用于探测多孔有机框架内的气体吸附情况。将顺磁性金属富勒烯，Sc3C2@C80嵌入基于芘基的共价有机框架(Py-COF)的纳米孔中。使用EPR技术(国仪量子EPR200-Plus)记录嵌入Sc3C2@C80自旋探针的Py-COF内吸附的N2、CO、CH4、CO2、C3H6和C3H8。研究表明，嵌入Sc3C2@C80的EPR信号有规律地随Py-COF的气体吸附性能有关。研究结果以“Embedded nano spin sensor for in situ probing of gas adsorption inside porous organic frameworks”为题，发表在Nature Communications上。

利用 Sc3C2@C80 的分子自旋探测 Py-COF 的气体吸附性能

在研究中，作者使用一种具有顺磁性金属富勒烯，Sc3C2@C80(尺寸约0.8 nm)作为自旋探针嵌入到基于芘基的COF(Py-COF)的一个纳米孔，检测Py-COF内的气体吸附。然后，通过记录嵌入的Sc3C2@C80 EPR信号，研究了Py-COF对N2、CO、CH4、CO2、C3H6和C3H8气体的吸附性能。研究表明，Sc3C2@C80的EPR信号有规律地随Py-COF的气体吸附性能有关。并且与传统的吸附等温线测量不同，这种可植入的纳米自旋传感器可以通过原位实时监测来探测气体的吸附和解吸。所提出的纳米自旋传感器还用于探测金属-有机框架(MOF-177)的气体吸附性能，证明了其多功能性。

气体吸附性能与EPR信号的关系

气压对EPR信号的影响

EPR信号线宽分析

用Sc3C2@C80的分子自旋法探讨MOF-177的气体吸附过程

摘要

Nature Communications：嵌入式纳米自旋传感器用于原位探测多孔有机框架内气体吸附

Embedded nano spin sensor for in situ probing of gas adsorption inside porous organic frameworks. Nature Communications (2023)

自旋传感器因其高灵敏度而备受关注。在此，我们开发了一种基于金属富勒烯的纳米自旋传感器，用于探测多孔有机框架内的气体吸附情况。为此，我们选择了顺磁性金属富勒烯Sc3C2@C80，并将其嵌入芘基共价有机框架（Py-COF）的纳米孔中。使用电子顺磁共振波谱（EPR）技术检测了Sc3C2@C80在Py-COF中吸附N2、CO、CH4、CO2、C3H6和C3H8后的信号。结果表明，嵌入Sc3C2@C80后EPR信号有规律变化，这与Py-COF的气体吸附性能有关。与传统的吸附等温线测量方法不同，这种植入式纳米自旋传感器可以对气体的吸附和解吸进行原位实时监测。所提出的纳米自旋传感器还被用于探测金属有机框架(MOF-177)的气体吸附性能、证明了它的多功能性。因此，该纳米自旋传感器适用于量子传感和精密测量。

国仪量子EPR用户奖励政策细则

1.IF < 5.0（影响因子取最近的影响因子）的SCI、EI期刊，每篇奖励200元现金红包；

2.5.0≤IF＜10的SCI期刊，每篇奖励500元现金红包；

3.IF≥10的SCI期刊，每篇奖励1000元现金红包；

4.如论文发表于Nature、Science或Cell期刊正刊，每篇奖励 5000元现金红包。

提及国仪量子仪器型号的方法：

要求在实验方法中提及仪器品牌型号：国仪量子EPR200-Plus，国仪量子EPR200M等，英文参考如下：

Electron paramagnetic resonance spectroscopy spectra were measured on Chinainstru&Quantumtech (Hefei) EPR200-Plus with continues-wave X band frequency.

奖励实施流程：

1.用户申请：需为测试申请者及文章作者，直接联系CIQTEK应用中心应用专家、登录登录国仪量子官网与我们联系；

2.资格审核：身份审核、对相应文章发表情况、提及仪器情况及影响因子进行审核（提供相应证明：发表论文的接收函及论文原文，或已发表论文的网上版本链接）；

3.审核通过后由公司统一发放奖励，发放形式协商确定。

奖励申请说明：

1.奖励后我司内部备注，每篇文章原则上只奖励一次；

2.作品获得奖励后，即默认为作者授权主办方可以使用作者名及成果名称进行宣传推广活动，包括但不限于媒体宣传、现场展示、网络推广等；

3.本政策有效期自2023年6月30日至2023年12月31日（如有变化会另行通知）；

4.本奖励政策最终解释权归国仪量子（合肥）技术有限公司所有。

国仪量子电子顺磁共振波谱仪

近年来，国家大力支持国产高端科学仪器发展，推进高水平科技成果自立自强，国产高端科学仪器迎来了长足进步。

国仪量子电子顺磁共振波谱仪为直接检测顺磁性物质提供了一种非破坏性的分析方法。可研究磁性分子、过渡金属离子、稀土离子、离子团簇、掺杂材料、缺陷材料、自由基、金属蛋白等含有未成对电子物质的组成、结构以及动力学等信息，能够提供原位和无损的电子自旋、轨道和原子核等微观尺度的信息。在物理、化学、生物、材料、工业等领域具有广泛的应用。

国仪量子EPR系列: