来自捷克共和国Palacký大学先进技术与材料区域中心（RCPTM）的研究人员，以及捷克科学院（CAS）物理研究所（FZU）和有机化学与生物化学研究所的同事（IOCB）的CAS，设计了一种控制分子电子和磁性的新方法。

传统上，这种变化可以通过施加外部刺激来诱导，例如光，温度，压力和磁场。相反，捷克科学家开发出一种方法，可以利用分子与化学修饰石墨烯表面的弱非共价相互作用。

几十年来，由于其巨大的应用潜力，研究人员对改变单分子的电子结构及其磁性的可能性已引起了研究人员的兴趣。从一种磁性状态转换到另一种磁性状态，就分子的小尺寸而言，朝着开发分子计算机的重要一步，“来自RCPTM和FZU的Pavel Jelinek说道。分子开关还提供纳米电子学，生物学和医学应用。

分子的电学，光学和磁学性质不仅由在轨道中移动的电子排列决定，而且还由它们的生物活性决定。具有仅包含一个未配对电子的轨道的分子具有磁性。然而，在每个轨道中包含两个成对电子的分子是非磁性的。

“通常的做法是通过采用技术要求高的环境刺激来诱导转换过程。相反，我们使用原子级薄的石墨层，称为石墨烯，并故意用氮原子取代结构中的一些碳。使用扫描探针在表面上分子的横向位置，我们能够可靠地从纯石墨烯上的一个磁态切换到氮原子区域中的非磁性状态。此外，我们观察到电子排列的变化。分子通过原子力显微镜观察。这代表了扫描探针显微镜分辨率的可能性，“Pavel Jelinek说。

通常，分子的性质可以通过共价化学修饰来调节，导致分子构成的改变，即终止老化和在分子内形成新的化学键。这些强相互作用涉及共享参与化学键的电子。然而，这种方法不适用于开发分子开关，因为化学修饰通常会引起不可逆的改变。因此，捷克科学家试图采用弱的非共价相互作用，尽管之前从未考虑过这种策略。

“已经证明，当分子位于石墨烯中的氮缺陷附近时，使用基于卟啉的环状平面分子和中心的铁原子导致电子的重排。使用理论计算和实验的组合测量结果，我们证实了铁原子和氮原子之间的非共价相互作用足以干扰分子的磁性状态，但同时又太弱而不能使分子转变回磁性状态。一旦分子返回到原始的石墨烯表面，“世界着名的RCPTM和IOCB非共价相互作用专家Pavel Hobza说道。

这种控制分子性质而不改变化学结构的新方法不可逆地提供了通向其他潜在应用的途径。“电子结构不仅影响磁性，还影响分子的光学，催化，电学和生物学特性。这种化学改性的石墨烯可能为开发新型光学传感器，光致发光材料，催化剂和药物打开新的大门”，Radek Zboril说， RCPTM主任。