拉伸引起的电导变化作为单分子结接触构型的指纹
介观与纳米尺度物理
2017-08-24 v1 应用物理
摘要
分子-电极接触的原子结构是表征分子器件的关键因素，但对其精确理解与控制仍然难以捉摸。基于第一性原理计算与单分子裂结实验的结合，我们在本文中确立了烷基二硫醇盐结的电导可以随机械拉伸而增加或降低，且具体趋势由 S-Au 键合配位数（CN）或分子-电极接触的原子结构决定。具体而言，我们发现对于基于 S-Au CN 二和 CN 三接触的结，机械拉拔导致电导增加；而对于具有 CN 一接触的结，电导受拉伸影响极小，并在形成 Au 单原子链时降低。详细分析揭示了其机制，涉及在不同接触 CN 情况下，拉伸引起的最高占据分子轨道相关态向电极费米能级的上移与分子-电极电子耦合劣化之间的竞争。此外，我们在实验中发现，在更快的拉伸速度下观察到电导增强模式的概率更高，这通过从头算分子动力学模拟得到了解释，该模拟揭示了热涨落在对接触变形为包含单原子 Au 链的低配位构型中的重要作用。指出了先前将电导直方图中的峰值与特定接触原子结构相关联的观念的不足，这项工作解决了基于 S-Au 的单分子结中普遍存在的多重电导峰起源的争议。
引用
@article{arxiv.1705.08803,
title = {Stretching-induced conductance variations as fingerprints of contact configurations in single-molecule junctions},
author = {Yong-Hoon Kim and Hu Sung Kim and Juho Lee and Makusu Tsutsui and Tomoji Kawai},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.08803},
year = {2017}
}
备注
11 pages, 4 figures; to be published in J. Am. Chem. Soc