Beräknad geometri och laddningar av LiþC60 [PF6 -] salt. Kredit:University of Tsukuba
Fullerener består av 60 kolatomer sammanfogade i sexkantiga ringar för att bilda en sfär som liknar en fotboll. Fullerener är av stort intresse för materialforskare eftersom deras intressanta elektroniska egenskaper gör dem attraktiva för användning inom avancerad elektronik och nanoteknik.
Fullerens elektroniska egenskaper kan modifieras genom dopning med andra element utan att dess fotbollsform förändras. Särskilt, salter av litiumjon-dopad fulleren, som betecknas som Li+@C 60 , har syntetiserats i högt utbyte, och strukturen för Li+@C 60 har bestämts. Li+@C 60 salter har använts i solceller och molekylära switchar med lovande resultat.
För att optimera prestandan för Li+@C 60 i applikationer som solceller och kopplingsenheter, Det är viktigt att grundligt förstå dess elektroniska egenskaper. Ett internationellt forskningssamarbete under ledning av University of Tsukuba utökade nyligen kunskapen om Li+@C 60 genom att avbilda singel Li+@C 60 molekyler via skanningstunnelmikroskopi (STM). STM kan bilda material med molekylär upplösning och ge information om den elektroniska strukturen för enstaka molekyler. Resultaten publicerades i tidningen Kol .
"Vi tillverkade ett tunnfilmsprov lämpligt för STM genom vakuumindunstning av en Li+@C 60 salt på ett kopparsubstrat, "säger studieförfattaren Seiji Sakai." Vår efterföljande mikroskopiundersökning avslöjade att även om vissa litiumjoner rymde under avdunstningsprocessen, provet innehöll en del Li+@C 60 molekyler på kopparsubstratet. "
Mikroskopibilderna avslöjade en blandning av Li+@C 60 och odopade fullerenmolekyler på kopparytan. Båda typerna av molekyler var på samma sätt orienterade men visade olika höjder och elektronisk struktur, så att de kan differentieras. Teamet lade ytterligare vikt på sina experimentella fynd genom att genomföra densitetsfunktionella teoriberäkningar för att generera simulerade skanningstunnelmikroskopibilder. De experimentellt uppmätta och simulerade mikroskopibilderna överensstämde väl överlag.
"Vår studie ger bekräftelse på den elektroniska strukturen hos litiumdopad fulleren, "säger huvudförfattaren Yoichi Yamada." Sådan kunskap kommer att hjälpa vår förmåga att modulera den elektroniska strukturen för fullerener för att optimera deras prestanda i optoelektronik och växlingsenheter. "
Imaging och elektronisk strukturbekräftelse av Li+@C 60 representerar viktiga steg mot avancerade tillämpningar av organiska material, eftersom de bör bidra till att styra bärarinjektion och transportegenskaper för fullerener.
