Molekylelektronik och molekyler på ytor

Undersökning av tiol bindningen till guld (Au) för molekylär elektronik tillämpning från första principer metoder.

I vår studie av tiol bindningen till Au för molekylär elektronik har vi kunnat påvisa betydande förändringar i Au-Au bindnigarna i metallen, och därmed vikten av att inte hindra metallytan att relaxera när jämvikts geometrier ska erhållas. De beräknade molekylerna representerar numera ett standard referenssystem i molekylär elektronik, tiol terminerade molekylerna bundna till guld kontakter. Våra kluster modeller av dessa system, med fullständiga geometriska frihetsgrader, visade vägen för ett väldigt lätthanterlig protokoll för att beskriva möjliga molekylära enheter, dvs genom att inte bara titta på egenskaperna hos molekylen, utan att även omfatta delar av metallen leder som kluster, som sedan har använts i stor utsträckning. Våra resultat visar hur tiol molekyler binder som tiolater på guld, vilket är grunden för modern självorganiserade monoskikt (SOM).

Vi studerar också ftalocyaniner, porphyriner och fullerener, deras dopning och bindning till metallytor. Vi simulerar sveptunnelmikroskopi (STM) bilder och kurvor då dessa molekyler är bundna på ytor. Vi gör också beräkningar av singel-molekyl spektroskopi utförs med STM-spets, t.ex. scanning tunnelings spektroskopi (STS) och in-elastisk tunnelings spektroskopi (IETS) för studier av enskilda molekyl vibrationer som exciterats genom elektron-vibration interaktioner. Vi studerar hur dopning påverkar den molekylära ledningsförmågan och hur molekylära strukturförändringar kan användas för att slå av och på en potentiell molekylär enheten för molekylär elektronik. För dessa simuleringar använder vi densitetsfunktionalteori (DFT), för vilka standard funktionaler har svårt att beskriva de svaga van der Waals interaktionerna i allmänhet, och dispertionsbidraget i synnerhet. Då använder vi special-funktionaler designade för ändamålet, eller så korrigera vi för detta genom att inkludera dispertion på liknande sätt som görs i de kraftfält i Molekyl Mekanik baserad Molekyl Dynamik (MD), i DFT med dispersion (så kallad DFT-D). Dessa effekter är viktiga för molekyler som är physisorbed på en substrat yta, och behövs också för kvantitativa resultat för stora molekyler som kemisorberade men har också stora bidrag från fysisorption.

Publikationer

• Two-Dimensional Nitrogenated Holey Graphene (C2N) Monolayer Based Glucose Sensor for Diabetes Mellitus
• Sensing of Volatile Organic Compounds on Two-Dimensional Nitrogenated Holey Graphene, Graphdiyne, and Their Heterostructure
• Physisorption Controls the Conformation and Density of States of an Adsorbed Porphyrin
• Measuring the mechanical properties of molecular conformers
• Theoretical insights into adsorption of cobalt phthalocyanine on Ag (111: A combination of chemical and van der waals bonding
• Endohedral Fullerene Ce@C82 on Cu (111: Orientation, Electronic Structure, and Electron-Vibration Coupling
• Structure and energetics of shuttlecock-shaped tin-phthalocyanine on Ag (111: A density functional study employing dispersion correction
• Electron-induced excitation of vibrations of Ce atoms inside a C 80 cage
• Inversion of the shuttlecock shaped metal phthalocyanines MPc (M = Ge, Sn, Pb): A density functional study
• Theoretical and experimental comparison of SnPc, PbPc, and CoPc adsorption on Ag (111)
• Modification of the conductance of single fullerene molecules by endohedral doping
• The role of ellipticity on the preferential binding site of Ce and la in C78-D3h: A density functional theory study
• A density functional study of Ce@C82: Explanation of the Ce preferential bonding site
• Explanation of the different preferential binding sites for Ce and la in M2@C80 (M = Ce, La)
• Orientation of individual C60 molecules adsorbed on Cu (111): Low-temperature scanning tunneling microscopy and density functional calculations
• Electrostatic ordering of the lanthanum endoatom in La@C 82 adsorbed on metal surfaces
• A physical compact model for electron transport across single molecules
• Band structure engineering of a molecular wire system composed of dimercaptoacetoamidobenzene, its derivatives, and gold clusters
• Interactions between thiol molecular linkers and the Au13 nanoparticle