Molekylelektronik och molekyler på metallytor

Publicerad: 8 maj 2013
1-s2.0-S092702560200441X-gr2.gif

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.

jp-2012-05438h_0006.gif

Publikationer: