Le capteur de spin électronique a une sensibilité élevée et peut être largement utilisé pour détecter diverses propriétés physiques et chimiques, telles que le champ électrique, le champ magnétique, la dynamique moléculaire ou protéique, les noyaux ou autres particules, etc. Ces avantages uniques et ces applications potentielles rendent le capteur de spin électronique capteurs une direction de recherche chaude.  Sc 3 C 2 @C 80 , avec son spin électronique très stable protégé par une cage en carbone, convient à la détection par adsorption de gaz à l'intérieur de matériaux poreux. Le Py-COF est un matériau de structure organique poreux récemment apparu doté de propriétés d'adsorption uniques. Il est synthétisé à l’aide d’éléments constitutifs d’autocondensation avec des groupes formyle et amino, et sa taille théorique de pores est de 1,38 nm. Par conséquent, une unité métallofullerène  Sc 3 C 2 @C 80  (d'une taille d'environ 0,8 nm) peut pénétrer dans un pore à l'échelle nanométrique de Py-COF.

Le chercheur Wang de l'Institut de chimie de l'Académie des sciences a développé un capteur de nano-spin basé sur du métallofullerène pour détecter l'adsorption de gaz à l'intérieur de structures organiques poreuses. Le métallofullerène paramagnétique,  Sc 3 C 2 @C 80 , est intégré dans les pores à l'échelle nanométrique d'une structure organique covalente à base de pyrène (Py-COF). La spectroscopie EPR ( CIQTEK EPR200-Plus ) est utilisée pour enregistrer les signaux EPR de la   sonde de spin  Sc 3 C 2 @C 80 intégrée pour N 2 , CO, CH 4 , CO 2 , C 3 H 6 et C 3 H 8  adsorbé dans Py-COF. L'étude révèle que les signaux EPR du  Sc 3 C 2 @C 80 intégré  présentent une dépendance régulière à l'égard des performances d'adsorption de gaz du Py-COF. Les résultats de la recherche sont publiés dans Nature Communications sous le titre « Capteur nano-spin intégré pour le sondage in situ de l'adsorption de gaz à l'intérieur de cadres organiques poreux. »

Utilisation de Sc ₃ C ₂ @C ₈₀ comme sonde de spin moléculaire pour étudier les performances d'adsorption de gaz de PyOF 

Dans l'étude, les auteurs ont utilisé un métallofullerène paramagnétique,  Sc 3 C 2 @C 80  (taille d'environ 0,8 nm), comme sonde de spin intégrée dans une nanocage à structure organique covalente à base de pyrène (Py-COF) pour détecter l'adsorption de gaz dans Py. -COF. Les performances d'adsorption des  gaz N 2 , CO, CH 4 , CO 2 , C 3 H 6 et C 3 H 8  dans Py-COF ont été étudiées en surveillant la  résonance paramagnétique électronique (RPE) Sc 3 C 2 @C 80  E intégrée. signal. L'étude a démontré que le signal EPR de  Sc 3 C 2 @C 80 était systématiquement lié aux performances d'adsorption de gaz du Py-COF. De plus, contrairement aux mesures traditionnelles d'isotherme d'adsorption, ce capteur de spin implantable à l'échelle nanométrique a permis  une surveillance en temps réel de l'adsorption et de la désorption des gaz . Le capteur de spin à l'échelle nanométrique proposé a également été utilisé pour étudier les performances d'adsorption de gaz d'une structure métallo-organique (MOF-177), démontrant ainsi sa multifonctionnalité.  

Relation entre les performances d'adsorption de gaz et le signal EPR

L'effet de la pression du gaz sur les signaux EPR

Analyse de la largeur de ligne du signal EPR

Utilisation de la méthode de spin moléculaire de Sc ₃ C ₂ @C ₈₀ pour étudier le processus d'adsorption de gaz dans MOF-177 

Spectroscopie CW-EPR en bande X | EPR200-Plus