Detailed characterization of SAMO utilizing Li@C60 films

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02808
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35030:Organic functional materials-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Yamada Yoichi 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20435598)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上野 裕 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (00775752) ; 福本 恵紀 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任准教授 (20443559)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 超原子分子軌道 / 内包フラーレン

Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigated the SAMO (Super-Atom Molecular Orbital) which is a spatially extended non-occupied molecular orbital, of a high-purity endohedral lithium fullerene film. This research has revealed the possibility of using SAMOs for electron transport, which has been an issue in organic electronics. Through this study, we have succeeded in preparing a delocalized state of SAMOs in high purity thin films of Li endohedral C60 and C70, and have measured the SAMOs at the molecular level. In particular, we were able to analyze the relationship between SAMO and Li atomic positions by quantum chemical calculations, and were able to propose a method for controlling "SAMO in film films," which is still unresolved.

Free Research Field

表面科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現状の有機エレクトロニクスの大きな課題の一つが低い電子移動度の改善にある。空間的に大きく広がった非占有軌道である超原子分子軌道（SAMO)は高効率の電子輸送に適した軌道であるが、十分研究されていない。本研究では、よく規定され、かつ制御可能なSAMOを有する内包フラーレンの薄膜を独自に作製し、そのSAMOを詳細に研究した。この結果、薄膜中でのSAMOの分布や、そのエネルギーを明らかにすることができた。さらに、理論計算と実験結果を比較することで、内包元素によるSAMOの制御法を提案することができた。本結果は、未だ理解が不十分なSAMOの基礎研究を拓くものである。