单原子位点催化剂（single-atom sites catalysts）的催化活性和选择性很大程度上取决于载体结构和中心金属配位环境。然而，进一步优化电子结构以提高催化性能通常受到载体与金属原子之间强配位效应的阻碍。基于此，中国科学技术大学吴宇恩教授和周煌博士、南京师范大学李亚飞教授（共同通讯作者）等人报道了通过调节Fe自旋态可在固定的配位单原子Fe位点增强酶模拟催化性能。

通过X射线吸收精细结构、⁵⁷Fe Mössbauer光谱和与温度相关的磁化测量表明，改变热解温度可以很好地控制Fe在单个Fe-N₄位点的自旋态。与高自旋结构（t_2g³ e_g²）相比，中自旋Fe位点催化剂（t_2g⁴ e_g¹）表现出更高的过氧化物酶模拟活性。更重要的是，基于酶的系统实现了比色传感器对H₂O₂和葡萄糖的灵敏检测，具有高催化活性和选择性。

此外，密度泛函理论（DFT）计算证实，中间自旋Fe-N₄促进了OH*解吸过程，从而大大降低了反应能垒。这些发现提供了一种设计高活性仿酶催化剂的途径，以及一种调节金属位点自旋态来增强其催化性能的工程方法。

Precise Regulation of Iron Spin States in Single Fe-N₄ Sites for Efficient Peroxidase-Mimicking Catalysis. Small, 2022, DOI: 10.1002/smll.202204015.

https://doi.org/10.1002/smll.202204015.