跨越金属分子界面：观察单分子量表的波动

东京工业大学(东京工业大学)的科学家开发出一种技术，用于分析有机电子器件中金属分子界面上单分子尺度的结构和电子波动。该技术提供了使用传统方法无法获得的信息，并且它对诸如有机太阳能电池的装置具有重要意义。

有机电子领域在学术界和工业界都越来越受欢迎，因为有机发光二极管和太阳能电池等器件具有优于传统无机器件的多种优势，包括低得多的潜在生产成本和更广泛的衬底兼容性。这些器件包含有机分子和金属成分，该领域的主要挑战之一是了解金属 - 分子界面上的电荷传输行为。最近，开发了断裂连接技术，其中跨越单分子结的电流被测量数千次。然后统计分析测量结果以确定最可能的电导率。

金属 - 分子界面的结构和电子特性强烈影响单分子结的电荷传输性质。此外，金属 - 分子界面结构和传输性质在单分子尺度上波动。不幸的是，电导测量的标准分析技术不能充分阐明这种行为。东京工业大学的科学家最近开发出一种分析这些波动的综合方法。他们的技术涉及两种方法：通过断裂连接实验和第一原理模拟进行电流 - 电压测量。值得注意的是，所开发的技术提供了分子轨道能量水平和金属 - 分子界面上的电子耦合程度的相关统计描述，

将开发的分析方法应用于各种单分子连接，即1,4-丁二胺(DAB)，吡嗪(PY)，4,4'-联吡啶(BPY)和富勒烯(C 60)的夹心连接。证明了金电极，以及不同的分子依赖性电子和结构波动。在实验和模拟过程中，连接处被拉伸达10 nm，直至断裂，以确定任何结构变化; 发现电极和分子之间的电子耦合随着拉伸的增加而减小。此外，作为拉伸距离的函数执行的总能量计算揭示了结构模型中的亚稳结构。

所开发的方法提供关于跨越金属 - 分子界面的简单，低维度和超小电荷传输的特征信息，其与切换功能和传输性质的潜在操纵相关。这种新技术及其提供的信息对于以太阳能电池和发光二极管等有机分子为特征的电子设备中未来的传输特性操纵具有重要意义。