フィボナッチスクエアグリッド構造を備えた分子オーバーレイヤー

準結晶は、周期性のない長距離秩序を持っているという点で、従来の結晶やアモルファス材料とは異なります。それらは、5倍、10倍、12倍などの周期的な結晶で禁止されている回転対称性の順序を示し、それらの構造は、ペンローズティルやスタンプフィルゲーラーティルなどの複雑な外周期的なタイルで説明できます。以前の理論的研究では、仮説的な4倍対称的な準結晶の構造と特性（いわゆるフィボナッチスクエアグリッド）の構造と特性を調査しました。ここでは、分子オーバーレイヤーにおけるフィボナッチスクエアグリッド構造の実験的実現を示します。走査型トンネル顕微鏡検査により、眼鏡（C60）がICOSAHEDRAL AL-PD-MN準結晶の2つの表面に堆積し、MN原子の上に選択的に吸着し、フィボナッチスクエアグリッドを形成することが明らかになります。部位固有の吸着挙動は、調整可能な物理的特性を備えた比較的単純な準結晶オーバーレイヤー構造を生成する可能性を提供し、同様の金属合金表面上の原子種を識別するための表面化学プローブとしての分子の使用を実証します。

Quasicrystals differ from conventional crystals and amorphous materials in that they possess long-range order without periodicity. They exhibit orders of rotational symmetry which are forbidden in periodic crystals, such as five-, ten-, and twelve-fold, and their structures can be described with complex aperiodic tilings such as Penrose tilings and Stampfli-Gaehler tilings. Previous theoretical work explored the structure and properties of a hypothetical four-fold symmetric quasicrystal-the so-called Fibonacci square grid. Here, we show an experimental realisation of the Fibonacci square grid structure in a molecular overlayer. Scanning tunnelling microscopy reveals that fullerenes (C60) deposited on the two-fold surface of an icosahedral Al-Pd-Mn quasicrystal selectively adsorb atop Mn atoms, forming a Fibonacci square grid. The site-specific adsorption behaviour offers the potential to generate relatively simple quasicrystalline overlayer structures with tunable physical properties and demonstrates the use of molecules as a surface chemical probe to identify atomic species on similar metallic alloy surfaces.