将信息设备缩小到原子尺度级带来了使用单个自旋作为数据存储基本单元的兴趣。这需要精确的检测和控制自旋状态，以及要更好地理解自旋与自旋相互作用。

韩国梨花女子大学IBS量子纳米科学中心的科学家有史以来第一次在扫描隧道显微镜中使用电子自旋共振对单个分子的自旋进行了成像。他们的这项成就发表在近期的《自然化学》上，表明可以利用合成化学的力量来控制分子的电子自旋。

扫描隧道显微镜(STM)能够以其他技术无法实现的水平去逐个观察精确的原子结构。该研究利用STM尖端上的电微波来驱动单个分子的电子自旋共振(ESR)，并使用该技术来研究两个分子之间的磁相互作用。

该论文的第一作者Xue Zhang博士说：“在原子尺度的量子控制研究中使用单个分子总是非常有趣且重要的。这项工作揭示了非定域自旋之间存在一些有趣的磁相互作用，这对于开发基于分子的自旋电子器件来说是至关重要的。”

铁原子、钛原子和酞菁铁(FePc)分子共同沉积在银衬底上生长的氧化镁薄的表面。然后使用配备有ESR功能的STM对它们进行成像和探测。这项工作将ESR的实验平台从单个原子扩展到了更广泛的物质类别——磁性分子，这为对单个磁性分子进行量子控制带来了更多的可能性。

电子自旋共振在生物学和化学中被广泛用于确定未知分子的结构并测量这些分子自旋的动态特性。ESR是磁共振成像(MRI)的近亲，大多数人在医院就诊时都熟悉它。ESR也是新兴的量子相干纳米科学研究领域的重要工具，在该领域中，自旋的量子特性被用于量子计算和量子信息科学。（编译:Qtech）