Des scientifiques de l'Institut de technologie de Tokyo ont identifié la structure d'adlayer du buckybowl de sumanene sur Au (111) et ont révélé son comportement d'inversion de bol unique.

Buckybowls, considéré comme un fragment de Buckminsterfullerene, sont des composés -conjugués structurellement flexibles en forme de bol présentant une chimie de coordination unique, ce qui permet la formation d'adlayers stables sur les surfaces d'Au(111); ces systèmes servent de modèles importants pour l'étude des propriétés électroniques des interfaces métal-molécule.

Buckybowls, comme le corannulène et le sumanène, présentent un comportement caractéristique d'inversion bol à bol en solution. En particulier, en raison de l'inversion du squelette de carbone en forme de bol, Les buckybowls sur les surfaces métalliques ont un degré de liberté supplémentaire avec leurs conformations bol-up et bol-down. Bien que la barrière d'inversion pour le sumanène ait été signalée, les propriétés dynamiques de l'inversion du bol sur une surface doivent encore être clarifiées.

Des scientifiques de l'Institut de technologie de Tokyo ont signalé avec succès la formation d'une couche unique de sumanène très dense, qui s'auto-organise facilement pour former une seule couche. La microscopie à effet tunnel (STM) et les calculs ab initio ont clairement montré la formation d'une monocouche bien ordonnée, indiquant une interaction considérable non seulement entre le sumanène et le substrat métallique mais aussi entre les molécules.

De façon intéressante, le calcul de l'énergie électronique a révélé que l'état bol-up est plus stable que l'état bol-down de 0,1 à 0,8 eV, avec une barrière d'activation de 0,8 eV, indiquant que l'adlayer de sumanène se compose d'une phase entièrement unique avec la conformation bol-up énergétiquement favorable. La structure unique en forme de bol du sumanene lui permet de basculer entre deux états discrets de conformations bol-up et bol-down. Les résultats STM ont montré que l'inversion du bol est observée comme étant induite par l'approche d'une pointe STM vers le sumanène, et la barrière d'activation a été réduite via l'approche de cette pointe Au, confirmant que l'interaction locale déclenche l'inversion. De plus, en ajustant une telle interaction métal-molécule locale à l'aide de la pointe STM, le buckybowl au sumanene présente une bistabilité structurelle, où le taux de commutation est de deux ordres de grandeur plus rapide que celui du processus d'inversion stochastique.

Ce commutateur structurel de sumanène adsorbé en surface peut fournir de nouvelles informations sur les principes de fonctionnement des commutateurs mécano-électroniques et de la mémoire dans les dispositifs électroniques à économie d'énergie, qui gagnent en popularité.