p Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio identificaram a estrutura da camada de adlayer do sumanene buckybowl em Au (111) e revelaram seu comportamento de inversão de tigela único. p Buckybowls, considerado como um fragmento de Buckminsterfullerene, são compostos conjugados π estruturalmente flexíveis em forma de tigela exibindo uma química de coordenação única, que permite a formação de adlayers estáveis ​​em superfícies de Au (111); esses sistemas servem como modelos importantes para estudar as propriedades eletrônicas das interfaces metal-molécula.

p Buckybowls, como coranuleno e sumaneno, exibem um comportamento característico de inversão tigela a tigela em solução. Em particular, por causa da inversão da estrutura de carbono em forma de tigela, buckybowls em superfícies de metal têm um grau adicional de liberdade com suas conformações bowl-up e bowl-down. Embora a barreira de inversão para o sumaneno tenha sido relatada, propriedades dinâmicas de inversão de tigela em uma superfície ainda precisam ser esclarecidas.

p Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio relataram com sucesso a formação de uma camada única densamente compactada de sumaneno, que prontamente se auto-organiza para formar um único adlayer. A microscopia de varredura por tunelamento (STM) e cálculos ab initio mostraram claramente a formação de uma monocamada bem ordenada, indicativo de interação considerável não só entre o sumaneno e o substrato de metal, mas também entre as moléculas.

p Interessantemente, cálculo eletrônico de energia revelou que o estado de bowl-up é mais estável do que o estado de bowl-down em 0,1–0,8 eV, com uma barreira de ativação de 0,8 eV, indicando que o adlayer de sumaneno consiste em uma fase inteiramente única com a conformação bowl-up energeticamente favorável. A estrutura única em forma de tigela do sumaneno permite que ele alterne entre dois estados discretos de conformações tigela para cima e para baixo. Os resultados do STM mostraram que a inversão da tigela é observada como sendo induzida pela abordagem de uma ponta do STM em direção ao sumaneno, e a barreira de ativação foi reduzida através da abordagem desta ponta Au, confirmando que a interação local aciona a inversão. Além disso, ajustando essa interação metal-molécula local usando a ponta STM, o buckybowl sumanene exibe biestabilidade estrutural, onde a taxa de comutação é duas ordens de magnitude mais rápida do que a do processo de inversão estocástica.

p Esta chave estrutural de sumaneno adsorvido na superfície pode fornecer novos insights sobre os princípios de operação de chaves mecanoeletrônicas e memória em dispositivos eletrônicos de economia de energia, que estão ganhando popularidade generalizada.