由nanoGUNE合作研究中心（CIC）領導的西班牙研究機構合作設計了一種將磁性卟啉分子與石墨烯納米帶連接的方法，在分子電子學領域取得重大突破。這種連接說明了石墨烯在分子電路的廣闊潛力。

卟啉是一種類似血紅蛋白的分子，負責植物的光合作用和人體血液氧氣輸送。但最近研究人員一直在做與磁性卟啉相關的試驗，發現磁性卟啉可以作為自旋電子器件的基礎構件。

自旋電子學涉及操縱電子的自旋，也就不同于操縱電子運動的傳統電子學。電子自旋也產生磁性：當材料中的大部分電子的自旋指向相同方向，材料就被磁化。如果可以向上或向下移動所有電子的自旋并可以讀取電子自旋方向，則可以創建基本數字邏輯電路的“0”和“1”。

基于卟啉分子的自旋電子器件利用磁性原子——通常是位于每個分子中間具有自旋極化狀態的鐵原子。有很多方法利用這些磁性原子的自旋來極化傳輸的電流。如果使用較大自旋的磁性分子——也就是單分子磁體——可以通過磁場穩定并通過電流讀取“1”或“0”狀態。

西班牙的研究人員采取了獨特的方法實現這一點。他們利用原子級精確的石墨烯導線與分子建立直接連接，該石墨烯導線能夠共價連接到分子的特定位點。

“這就可以將電流注入到分子中，”nanoGUNE的Ikerbasque教授和納米成像組組長NachoPascual說道。“我們進一步表明，卟啉分子在與石墨烯導線連接之后仍然保持磁性。”

Pascual補充說，西班牙的合作者已經證明，附著在卟啉分子的石墨烯納米帶的微小變化都可以改變其磁性。此外，分子的自旋可以通過注入的電流進行控制。

“我們通過隧道顯微鏡來測試磁化強度，”Pascual說，“我們看到鐵離子在與石墨烯納米帶連接之后保持其自旋和優選方向，但是在少數情況下，石墨烯納米帶鍵合位置不同，磁性完全消失。所以連接的方式至關重要。”

Pascual認為這項工作將自旋電子引入分子電子器件，并私下稱其為“分子自旋電子電路”。在未來的研究中，Pascual和同事們的目標是使用單分子磁體，并通過注入電流來改善傳輸實驗中的磁性。“這將更接近這些器件的實際使用，”他補充說道。