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使用破坏性σ干涉全面抑制单分子电导

电子穿过分子(并且通过任何纳米级绝缘和电介质材料1)的隧道效应随着长度2的增加而呈指数衰减,长度依赖性反映在电子携带电流的能力上。

据最近证明3,4,5,其通过分子结相干隧穿也可通过破坏性量子干涉被抑制6,一种与长度无关的机制。对于先前研究的碳基分子,取消所有传输通道将涉及抑制来自π-轨道和σ-轨道系统的电流贡献。

先前关于破坏性干扰的报道已经证明仅通过π-通道的传输减少。在这里,我们报告了饱和的硅基分子与功能化的双环[2.2.2]八硅烷部分,在其σ系统中表现出破坏性的量子干涉。

尽管分子硅通常形成导线7,我们使用电导测量和从头计算的组合来显示通过将硅 - 硅键锁定在双环分子框架内的重叠构象中实现的破坏性σ-干扰,可以产生长度小于1纳米的极其绝缘的分子。

我们的分子还表现出异常高的热电势(每开尔文0.97毫伏),这是通过破坏性干扰抑制所有隧道路径的进一步实验特征:计算表明中心双环[2.2.2]八硅烷单元的导电性低于它占据的空间。

这里给出的分子设计提供了基于量子干涉的单分子绝缘体方法的概念验证。

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