Gli scienziati del Tokyo Institute of Technology hanno identificato la struttura adlayer del buckybowl sumanene su Au(111) e hanno rivelato il suo comportamento unico di inversione della ciotola.

Buckybowl, considerato come un frammento di Buckminsterfullerene, sono composti -coniugati strutturalmente flessibili a forma di ciotola che esibiscono una chimica di coordinazione unica, che consente la formazione di adlayer stabili su superfici di Au(111); questi sistemi fungono da modelli importanti per lo studio delle proprietà elettroniche delle interfacce metallo-molecola.

Buckybowl, come corannulene e sumanene, mostrano un comportamento caratteristico di inversione da ciotola a ciotola in soluzione. In particolare, a causa dell'inversione della spina dorsale in carbonio a forma di ciotola, i buckybowl su superfici metalliche hanno un ulteriore grado di libertà con le loro conformazioni bowl-up e bowl-down. Sebbene sia stata segnalata la barriera di inversione per il sumanene, le proprietà dinamiche dell'inversione della ciotola su una superficie devono ancora essere chiarite.

Gli scienziati del Tokyo Institute of Technology hanno riportato con successo la formazione di un singolo strato densamente impacchettato di sumanene, che si auto-organizza prontamente per formare un singolo adlayer. La microscopia a effetto tunnel (STM) e i calcoli ab initio hanno mostrato chiaramente la formazione di un monostrato ben ordinato, indicativo di una notevole interazione non solo tra sumanene e substrato metallico ma anche tra molecole.

interessante, il calcolo dell'energia elettronica ha rivelato che lo stato bowl-up è più stabile dello stato bowl-down di 0,1-0,8 eV, con una barriera di attivazione di 0,8 eV, indicando che l'adlayer sumanene è costituito da una fase del tutto singola con la conformazione bowl-up energeticamente favorevole. L'esclusiva struttura a forma di ciotola del sumanene gli consente di alternare due stati discreti di conformazioni bowl-up e bowl-down. I risultati dell'STM hanno mostrato che si osserva che l'inversione della ciotola è indotta dall'avvicinamento di una punta dell'STM verso il sumanene, e la barriera di attivazione è stata ridotta tramite l'approccio di questa punta Au, confermando che l'interazione locale innesca l'inversione. Inoltre, sintonizzando tale interazione metallo-molecola locale utilizzando la punta STM, il buckybowl sumanene mostra bistabilità strutturale, dove la velocità di commutazione è due ordini di grandezza più veloce di quella del processo di inversione stocastica.

Questo interruttore strutturale di sumanene adsorbito in superficie può fornire nuove intuizioni sui principi di funzionamento degli interruttori meccanoelettronici e della memoria nei dispositivi elettronici a risparmio energetico, che stanno guadagnando una popolarità diffusa.