金属串单分子器件中构象可控的非弹性电荷输运与散粒噪声行为

实验上常令人好奇的是，器件构型中的构象变化如何影响单分子结的整体电荷输运行为。基于密度泛函理论与非平衡格林函数形式的联合方法，我们在此探究了结异质性对各种金属串基单分子器件中非弹性电荷输运的影响。组成活性元素对共振能级敏感，发现过渡金属中心影响拉伸、弯曲和扭转激发模式，而摇摆与剪切模式主要由轴向配体控制。对于某些分子构象与电极取向，可能出现声子辅助量子干涉效应，导致较高波数振动模式被抑制。由此产生的非弹性谱可能呈现主导的Fano共振或反共振形状，取决于声子是被发射还是被吸收。此类纳米尺度量子干涉效应尤其出现在那些能量间隙（局域与离域虚态之间）远小于光学声子能量（$\Delta{E}_{|HOMO-LUMO|} <$ 40 meV）的金属串分子结中。结果还表明，若通过前沿轨道的通道间隧穿伴随声子吸收或发射并遵循慢弛豫过程，单分子散粒噪声可呈现近泊松行为。因此，我们的结果表明，金属串配合物上的电荷输运性质可通过选择性构筑金属中心以及优选纳米电极取向来潜在调控，以构建具有期望可控性的分子器件。