خصوصیات مشابه با حالت‌های اتم‌سان در کبالت &#۱۷۸۲&#۱۷۷۶

اخیراً گروهی از محققان دانشگاه پیتزبورگ و مرکز بین‌المللی فیزیکِ دونوسیتا در
اسپانیا، اعلام کرده‌اند که اوربیتال‌های الکترونیکی مولکولی اتم‌سان، می‌توانند به
هسته توخالی قفس‌های باکمینسترفولرین(C60) و اوربیتال‌های مولکولی موجود در ساختار
کربن متصل شوند.

اوربیتال‌های مولکولی سوپراتمی یا SAMOها» ـ که از سوی این گروه به این نام خوانده
شده‌اند ـ تقارن‌های کروی اوربیتال‌های اتمی s و p و d را یادآور می‌شوند. هروژه
پتک از دانشگاه پیتزبورگ، در این باره می‌گوید:«چنین اوربیتال‌هایی باید یکی از
ملزومات معمولِ مولکول‌های توخالی؛ مانند کبالت ۶۰، نانولوله‌های کربنی و سایر
ساختارهایی باشند که از پیچش صفحات مولکولی ایجاد می‌شوند».

گروه مذکور از میکروسکوپ تونلی روبشی(STM) و محاسبات نظری تابعی چگالی، برای مطالعه
ساختار الکترونیکِ مولکول‌های منفرد کبالت ۶۰، سیم‌های کوانتومی تک‌بعدی کبالت ۶۰ و
ساختارهای مرکبِ دوبعدی کبالت ۶۰ استفاده کردند. در دماهای پایین و با استفاده از
یک ولتاژ بایاس STM ـ که بزرگ‌تر از ۵/۳ ولت باشد ـ می‌توان در چنین مولکول‌هایی یک
گذار از اوربیتال مولکولی π به ماهیتِ تقریباً NFEسانِ الکترون‌ِ آزادگونه را
مشاهده کرد.

پتک افزود:«تحقیقات ما نشان می‌دهد که مولکول‌های توخالی با اوربیتال‌های اتم‌سان،
می‌توانند به هم‌پوشانی تابع موجِ کافی برای الکترون‌ها دست یابند. این هم‌پوشانی
برای غیر جای گزیده ‌ساختن (delocalize) الکترون‌ها در سراسر یک ساختار مرکب
مولکولی ـ مشابه با رفتار الکترون‌های آزاد در فلزات ـ انجام می‌گیرد. اگر این
اتفاق در نزدیکی تراز فرمی رخ دهد، چنین مولکول‌هایی می‌توانند مانند فلزات رسانا
شوند».

پتک اظهار داشت که در آینده این گروه برای دستیابی به این نکته که چه اصلاحات خاصی
از مولکول‌های کبالت ۶۰، انرژی اوربیتال‌های سوپراتمی را کاهش خواهد داد، تلاش
خواهد کرد. این امر به کاربردی‌سازی اوربیتال‌های مذکور کمک خواهد کرد.

نتایج این تحقیق در نشریه Science به چاپ رسیده‌است.