碳60是由60个碳原子组成的类似足球的闭合笼状结构的单分子。如果能够确定和控制它相对于固体表面的取向，就有可能按照人们的需要，通过在分子层次上控制化学反应得到功能分子材料，或者设计和改进单分子器件。

　　这项研究面临两个难题：一是，实验条件非常苛刻。为了得到反映单分子内部电子结构的图像，必须减少探针针尖与被测分子态密度的相互作用；二是，所得图像反映的是电子云分布，必须基于量子力学的理论计算，从不同“指纹”的图像中确定出分子的取向。因此，多年来单分子取向研究一直没有获得突破性进展。
　　
　　最近，中国科技大学侯建国、杨金龙教授和朱清时院士及其合作者利用超高真空低温扫描隧道显微镜和图像计算模拟相结合的方法，成功地解决了上述难题。

　　他们将碳60分子置于硅表面上，利用超高真空低温扫描隧道显微镜在4.5K的温度下，获得在正偏压条件下不同取向碳60分子内部电子云分布状态，并通过量子力学第一性原理的扫描隧道显微镜图像计算模拟，在国际上第一次唯一地确定了碳60单分子在硅表面的取向。

　　这项研究所采取的方法，对研究其他三维结构的单分子具有重要的价值。


相关链接：C60将氧从空气中分开

　　　　　首颗超厘米级C60单晶问世