쓰쿠바대학의 야마다 요이치 강사들은 양자과학기술연구개발기구, 도호쿠대학, 이데아 인터내셔널 주식회사 등과 공동으로 차세대 재료로 기대되는 리튬 내포 풀러렌의 전자 상태를 분자 수준에서 직접 관찰하고, 그 상세한 해석에 처음으로 성공했다.
풀러렌은, 탄소 원자로 이루어지는 축구공상의 분자로, 그 내부의 공간에 다양한 원자나 분자를 감싸는 것으로(내포 풀러렌), 물성을 변화시킬 수 있다고 생각되고 있다.본 연구그룹은 지금까지 리튬이온을 내포한 풀러렌의 창성에 성공하고 있으며, 그 뛰어난 전자 수용성으로부터 유기 태양전지나 슈퍼커패시터 등의 유기 일렉트로닉스 디바이스로서 응용이 기대되고 있지만, 그 때문에 필요한 전자 물성은 아직 충분한 이해가 얻어지지 않았다.이것은, 재료로서의 기능 해석에 필요한 금속 기판상에서의 거동을 평가하는데 있어서, 내포 풀러렌을 단원자층으로 제어하고, 기판 상에 배열시키는 것이 곤란했기 때문이라고 한다.
본 연구에서는, 이 내포 풀러렌을 불소나 인과 결합한 「염」의 형태로 진공 중에 승화시켜, 금속 기판에 단원자층으로 흡착시키는 방법을 발견함으로써, 개별 분자의 관찰 및 전자 상태 의 측정에 처음으로 성공했다.또한, 측정된 전자상태를 이론계산 결과와 비교함으로써 상세한 해석을 행하여, 내포된 리튬이 거의 XNUMX가의 양이온 상태로 풀러렌 내에 존재하는 것을 밝혔다.또한, 음의 고전압을 인가하면 풀러렌 중의 전하 분포가 변화하는 것을 발견하고, 인가하는 전압에 의해 전하를 제어할 수 있는 가능성도 나타냈다.
본 성과는 리튬내포 풀러렌을 이용한 차세대 유기반도체 재료의 실용화에 길을 개척한다고 한다.
