联苯二硫醇单分子结的传导机制

基于密度泛函理论计算，我们报道了一系列近期合成的联苯二硫醇分子 [D. Vonlanthen et al., Angew. Chem., Int. Ed. 48, 8886 (2009); A. Mishchenko et al., Nano Lett. 10, 156 (2010)] 的单分子电荷输运性质的详细研究。两个苯环之间的扭转角 {\phi} 以及由此决定的 {\pi} 共轭度，由烷基链和甲基侧基控制。我们考虑了三种不同的配位几何结构，即顶端-顶端、桥位-桥位和空位-空位，其末端硫原子分别与一个、两个和三个金表面原子结合。我们的计算表明，对于同一分子，不同的配位几何结构会导致电导相差一个数量级。无论配位几何结构如何，电荷输运计算均预测电导具有 cos^{2}{\phi} 的依赖关系，这已被我们的实验测量所证实。我们观察到，通过联苯二硫醇的计算透射通常由单个来自 {\pi} 电子的透射本征通道主导。仅在完全破坏共轭的单分子情况下，我们才在理论中发现空位-空位型接触存在完美的通道简并。