Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio han identificado la estructura de una capa del sumanene buckybowl en Au (111) y revelaron su comportamiento único de inversión de cuenco.

Buckybowls, considerado como un fragmento de Buckminsterfullereno, son compuestos conjugados π estructuralmente flexibles en forma de cuenco que exhiben una química de coordinación única, que permite la formación de capas ad estables sobre superficies de Au (111); estos sistemas sirven como modelos importantes para estudiar las propiedades electrónicas de las interfaces metal-molécula.

Buckybowls, como coranuleno y sumaneno, exhiben un comportamiento característico de inversión de cuenco a cuenco en solución. En particular, debido a la inversión de la columna vertebral de carbono en forma de cuenco, Los buckybowls sobre superficies metálicas tienen un grado adicional de libertad con sus conformaciones de cuenco hacia arriba y hacia abajo. Aunque se ha informado de la barrera de inversión para el sumaneno, Las propiedades dinámicas de la inversión del tazón en una superficie aún no se han aclarado.

Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio han informado con éxito de la formación de una capa única densamente empaquetada de sumanene, que se auto-organiza fácilmente para formar una sola capa. La microscopía de túnel de barrido (STM) y los cálculos ab initio mostraron claramente la formación de una monocapa bien ordenada, indicativo de una interacción considerable no solo entre el sumaneno y el sustrato metálico, sino también entre las moléculas.

Curiosamente, El cálculo de energía electrónica reveló que el estado de tazón hacia arriba es más estable que el estado de tazón hacia abajo en 0.1-0.8 eV, con una barrera de activación de 0,8 eV, lo que indica que la capa de sumanene consta de una fase completamente única con la conformación en forma de cuenco hacia arriba energéticamente favorable. La estructura única en forma de cuenco de sumanene le permite cambiar entre dos estados discretos de conformaciones de cuenco hacia arriba y hacia abajo. Los resultados de STM mostraron que se observa que la inversión del tazón es inducida por el acercamiento de una punta de STM hacia sumanene, y la barrera de activación se redujo mediante el enfoque de esta punta de Au, confirmando que la interacción local desencadena la inversión. Es más, sintonizando dicha interacción local metal-molécula utilizando la punta STM, el buckybowl sumanene exhibe biestabilidad estructural, donde la tasa de conmutación es dos órdenes de magnitud más rápida que la del proceso de inversión estocástica.

Este interruptor estructural de sumanene adsorbido en la superficie puede proporcionar nuevos conocimientos sobre los principios operativos de los interruptores mecanoelectrónicos y la memoria en dispositivos electrónicos de ahorro de energía. que están ganando una gran popularidad.