Керування мікрострумами у наномолекулях шляхом варіяції зв’язку молекулі з електродами

Abstract

Запропоновано кінетичний модель для опису комбінованої пружньої та непружньої стрибкової трансмісії електрона через короткий молекулярний провід у випадку сильного Кульонового відштовхування між електронами, що переносяться. Показано, що формування струму через провід відбувається шляхом конкуренції двох механізмів: пружнього міжелектродного тунелювання через льокалізовані рівні енергії термінальних груп проводу та непружнього стрибкового процесу між електродами і центрами електронної льокалізації. Одержано аналітичний вираз для стаціонарного струму і досліджено вплив пружньої та непружньої трансмісії електронів на формування вольтмперних характеристик струму через провід. Виявлено ефект блокування струму, обумовлений як участю льокалізованих енергетичних рівнів проводу у трансмісії електрона, так і впливом суперобміну між термінальними ланками молекулярного ланцюжка. Показано, що у випадку неідентичного зв’язку молекулі з сусідніми електродами має місце ефект випростування струму.

Kinetics model is proposed to describe combined elastic and inelastic hopping electron transmission through a short molecular wire for the case of strong Coulomb repulsion between the transferred electrons. As shown, the current formation occurs through concurrence of two mechanisms: elastic interelectrode tunnelling through localized energy levels of terminal groups of the wire and inelastic hopping process between electrodes and centres of electron localization. Analytical expression for steady current is obtained, and impact of elastic and inelastic electron transmission on current—voltage characteristics of the wire is investigated. An effect of current blockage caused by both participation of localized energy levels of the wire in electron transmission and influence of superexchange between the terminal links of molecular circuit is detected. As shown in the case of molecule—electrode coupling asymmetry, a current rectification effect takes place.

Предложена кинетическая модель для описания комбинированной упругой и неупругой прыжковой трансмиссии электрона через короткий молекулярный провод в случае сильного кулоновского отталкивания между переносимыми электронами. Показано, что формирование тока происходит путем конкуренции двух механизмов: упругого междуэлектродного туннелирования через локализованные уровни энергии, отнесенные к терминальным группам провода, а также неупругого прыжкового процесса между электродами и центрами электронной локализации. Получено аналитическое выражение для стационарного тока и исследовано влияние упругой и неупругой трансмиссии электрона на формирование вольтамперных характеристик тока через провод. Обнаружен эффект блокировки тока, который обусловлен как участием локализованных энергетических уровней провода в трансмиссии электрона, так и влиянием суперобмена между терминальными звеньями молекулярной цепи. Показано, что в случае неидентичной связи молекулы с соседними электродами имеет место эффект выпрямления тока.