器件小型化的终极标度是制备原子尺寸的信息器件，目前公认的有效办法之一是使用单个分子或原子的自旋作为基本单元来存储信息。这就要求对自旋态进行精确的探测和调控以及对自旋–自旋间相互作用有深入的理解。扫描隧道显微镜–电子自旋共振（STM-ESR）技术是研究原子尺度单个自旋相干调控的理想手段之一，具有亚纳米级空间分辨率和亚微电子伏的能量分辨率，较传统STM和依赖于1010量级自旋数的系综ESR相比有独特的优势。目前，STM-ESR的研究对象大多局限于磁性金属原子（Science 2015, 350, 417; Phys. Rev. Lett. 2017, 119, 227206; Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 1120），还未有在磁性有机分子上实现电子自旋共振的相关报道。与金属原子相比，磁性有机分子具有更丰富的种类多样性，而且可以通过改变有机配体来人为的调控分子的物化性质，因此实现有机分子的自旋电子共振检测对今后制备基于有机分子的量子信息器件尤为重要。张雪教授与韩国量子纳米科学中心的Taeyoung Choi教授、Andreas Heinrich教授等合作，首次实现了二维表面单个分子的自旋共振态调控，并对分子的空间自旋分布和自旋间相互作用进行了深入探讨。该研究充分展示了有机分子是研究非局域自旋分布对自旋间相互作用影响的潜力平台，对今后设计和构筑分子基信息器件具有重要的理论价值。研究成果于2021年11月在线发表于Nature Chemistry期刊。

论文链接：Electron spin resonance of single iron phthalocyanine molecules and role of their non-localized spins in magnetic interactions