Geometria calculada e cargas do sal LiþC60 [PF6 -]. Crédito:Universidade de Tsukuba
Os fulerenos são compostos de 60 átomos de carbono unidos em anéis hexagonais para formar uma esfera que lembra uma bola de futebol. Os fulerenos são de grande interesse para os cientistas de materiais porque suas interessantes propriedades eletrônicas os tornam atraentes para uso em eletrônica avançada e nanotecnologia.
As propriedades eletrônicas do fulereno podem ser modificadas por dopagem com outros elementos, sem alterar seu formato de bola de futebol. Em particular, sais de fulereno dopado com íon de lítio, que é denotado como Li + @ C 60 , foram sintetizados em alto rendimento, e a estrutura de Li + @ C 60 foi determinado. Li + @ C 60 os sais têm sido usados em células solares e interruptores moleculares com resultados promissores.
Para otimizar o desempenho de Li + @ C 60 em aplicações como fotovoltaica e dispositivos de comutação, é importante entender completamente suas propriedades eletrônicas. Uma colaboração de pesquisa internacional liderada pela Universidade de Tsukuba expandiu recentemente o conhecimento de Li + @ C 60 por imagem única Li + @ C 60 moléculas via microscopia de tunelamento de varredura (STM). O STM pode gerar imagens de materiais com resolução em nível molecular e fornecer informações sobre a estrutura eletrônica de moléculas individuais. Os resultados foram publicados na revista Carbono .
"Nós fabricamos uma amostra de película fina adequada para STM por evaporação a vácuo de um Li + @ C 60 sal em um substrato de cobre, "diz o co-autor do estudo Seiji Sakai." Nosso exame microscópico subsequente revelou que, embora alguns íons de lítio escapassem durante o processo de evaporação, a amostra continha algum Li + @ C 60 moléculas no substrato de cobre. "
As imagens de microscopia revelaram uma mistura de Li + @ C 60 e moléculas de fulereno não dopadas na superfície do cobre. Ambos os tipos de moléculas eram orientados de forma semelhante, mas exibiam diferentes alturas e estrutura eletrônica, permitindo que sejam diferenciados. A equipe deu mais peso às suas descobertas experimentais, conduzindo cálculos da teoria funcional da densidade para gerar imagens simuladas de microscopia de varredura por tunelamento. As imagens de microscopia medidas e simuladas experimentalmente concordaram bem no geral.
"Nosso estudo fornece a confirmação da estrutura eletrônica do fulereno dopado com lítio, "O autor principal Yoichi Yamada diz." Tal conhecimento ajudará nossa capacidade de modular a estrutura eletrônica dos fulerenos para otimizar seu desempenho em dispositivos optoeletrônicos e de comutação. "
A imagem e a confirmação da estrutura eletrônica de Li + @ C 60 representam etapas importantes em direção a aplicações avançadas de materiais orgânicos, porque devem contribuir para controlar a injeção de portadores e as propriedades de transporte dos fulerenos.
