内嵌金属富勒烯是具有新颖电子特性的纳米碳材料。内嵌金属所贡献的电子赋予了内嵌富勒烯丰富的电子学、磁学和光学等物理化学性质，极大地扩展了纳米碳材料的结构、性质和功能。在金属富勒烯丰富的电子特性当中，金属富勒烯中的电子自旋具有极大的研究价值。电子自旋源于分子轨道上的未成对电子，单电子赋予了分子顺磁性质。由于碳笼的保护，金属富勒烯的电子自旋具有较高的稳定性和较长的弛豫时间，因此在量子信息处理和存储等方面具有应用潜力。同时，金属富勒烯的电子自旋又具有对结构与周围环境的灵敏感应特性，可作为自旋探针用于笼外弱磁场、分子运动和纳米空间的灵敏感知。因此，深入研究金属富勒烯的电子自旋性质和设计新型的自旋体系具有重要意义。

    中科院化学所王太山研究员等构筑了金属富勒烯Sc₃C₂@C₈₀的双电子自旋体系。本研究通过两步化学合成的方法制备了金属富勒烯二聚体。电子顺磁波谱（EPR）测试结果发现金属富勒烯二聚体具有可变的顺磁性质。具体地，甲苯溶液中的Sc₃C₂@C₈₀二聚体显示出自旋和Sc耦合的EPR超精细裂分。然而，固态的Sc₃C₂@C₈₀二聚体则没有表现出EPR超精细裂分，而是一组尖峰。另外，在氯萘溶液中Sc₃C₂@C₈₀二聚体的变温EPR测试结果可以观测到EPR信号从裂分到尖峰的变换。对Sc₃C₂@C₈₀单加成产物的EPR结果也做了对比研究。这些研究结果表明，二聚体与单加成产物的顺磁性质有很大不同，在溶液中（分子运动较快时），二聚体与单加成产物都表现出EPR超精细裂分；而固态下（分子运动很慢时），二聚体的EPR超精细裂分消失，展现出一组尖峰。本研究表明具有双自旋中心的Sc₃C₂@C₈₀二聚体具有独特的顺磁性质，未来可作为新型的自旋和磁性材料。

Haibing Meng#, Yongqiang Chai#, Chong Zhao, Mingzhe Nie, Chunru Wang and Taishan Wang*, Covalently bonded two spin centers of paramagnetic metallofullerene dimer, Nano Res., 2021, 14, 4658–4663. https://doi.org/10.1007/s12274-021-3398-8