Wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology hebben de adlayer-structuur van de sumanene buckybowl op Au (111) geïdentificeerd en het unieke inversiegedrag van de kom onthuld.

Buckybowls, beschouwd als een fragment van Buckminsterfullereen, zijn komvormige, structureel flexibele π-geconjugeerde verbindingen die een unieke coördinatiechemie vertonen, wat de vorming van stabiele adlagen op oppervlakken van Au(111) mogelijk maakt; deze systemen dienen als belangrijke modellen voor het bestuderen van de elektronische eigenschappen van metaal-molecuul-interfaces.

Buckybowls, zoals corannuleen en sumaneen, vertonen een karakteristiek gedrag van kom-tot-kom inversie in oplossing. Vooral, vanwege de inversie van de komvormige koolstofruggengraat, buckybowls op metalen oppervlakken hebben een extra mate van vrijheid met hun bowl-up en bowl-down conformaties. Hoewel de inversiebarrière voor sumaneen is gemeld, dynamische eigenschappen van kominversie op een oppervlak moeten nog worden opgehelderd.

Wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology hebben met succes melding gemaakt van de vorming van een dicht opeengepakte enkele laag sumaneen, die zich gemakkelijk zelf organiseert om een ​​enkele adlaag te vormen. Scanning tunneling microscopie (STM) en ab initio berekeningen toonden duidelijk de vorming van een goed geordende monolaag, indicatief voor een aanzienlijke interactie, niet alleen tussen sumaneen en het metaalsubstraat, maar ook tussen moleculen.

interessant, elektronische energieberekening onthulde dat de bowl-up-toestand 0,1-0,8 eV stabieler is dan de bowl-down-toestand, met een activeringsbarrière van 0,8 eV, wat aangeeft dat de Sumanene-adlayer bestaat uit een geheel enkele fase met de energetisch gunstige bowl-up conformatie. De unieke komvormige structuur van sumaneen stelt het in staat om te schakelen tussen twee afzonderlijke toestanden van bowl-up en bowl-down conformaties. STM-resultaten toonden aan dat de inversie van de kom wordt veroorzaakt door de nadering van een STM-tip in de richting van sumaneen, en de activeringsbarrière werd verminderd via de benadering van deze Au-tip, bevestigen dat lokale interactie inversie veroorzaakt. Bovendien, door dergelijke lokale metaal-molecuul-interactie af te stemmen met behulp van de STM-tip, de sumanene buckybowl vertoont structurele bistabiliteit, waarbij de schakelsnelheid twee ordes van grootte sneller is dan die van het stochastische inversieproces.

Deze structurele schakelaar van aan het oppervlak geadsorbeerd sumaneen kan nieuwe inzichten verschaffen in de werkingsprincipes van mechano-elektronische schakelaars en geheugen in energiebesparende elektronische apparaten, die steeds populairder worden.