مطالع ترابرد الکترون در نانو سیم های مولکولی

در این رساله، ترابرد الکترون در سیم های مولکولی پایه بنزن که به دو الکترود طلا با ساختار اتمی متصل هستند، بررسی شده است. محاسبات در چارچوب نظریه توابع گرین غیرتعادلی همراه با نظریه تابعی چگالی انجام شده است. ساختار سامانه های الکترود-مولکول-الکترود به طور کامل بهینه شده است. ساختارهای اتمی بهینه شده و مجموعه توابع پایه سطح بالا برای تمامی بخش های اتمی موجب همگرایی خوب محاسبات گردید. هدف اصلی ما بررسی اثر نوع اتم اتصال دهنده ی مولکول به الکترودها و نیز اثر اتصال استخلاف ها بر روی ویژگی های ترابردی سیم مولکولی است. یافتن اتم یا گروه اتصال دهنده مناسب و ساختن پیوندگاهی که ضمن پایداری ساختار، رسانش بالایی داشته باشد، موضوعی اساسی در الکترونیک مولکولی است. اتصال مولکول بنزن به صفحه های طلا به کمک دو اتم متفاوت گوگرد و سلنیوم صورت گرفته است. نتایج محاسبات روشن ساخت که بهترین اتم اتصال دهنده به بازه ولتاژی مورد نظر بستگی دارد. مقدار میانگین رسانش در ولتاژ صفر و ولتاژهای پایین با اتم اتصال دهنده سلنیوم سه برابر بزرگ تر از اتصال آن با اتم گوگرد است. اما در ولتاژهای بالاتر این روند وارونه می شود و گوگرد اتصال دهنده بهتری می شود. استفاده از استخلاف های مختلف بر روی مولکول های ساده به منظور کنترل عملکرد آن ها، گام ابتدایی برای ساخت ابزارهای الکترونیکی مقیاس نانو است. در ادامه به بررسی اثر اتصال گروه های استخلافی آمین و هیدروکسیل به سیم مولکولی ساخته شده از مولکول بنزن پرداخته ایم. به دلیل پاسخ نامتقارن توزیع بار اوربیتال های مولکولی نسبت به قطبش های مثبت و منفی، ساختار دارای استخلاف آمین رفتار یکسوسازی نشان داد اما در مورد استخلاف هیدروکسیل که قدرت الکترون دهندگی کمتری دارد، عدم تقارن یا یکسوسازی مشهودی در نمودارهای مشخصه جریان برحسب ولتاژ دیده نشد. همچنین با اتصال این گروه ها مقدار جریان گذرنده از سیم افزایش یافت و در مورد هر دو استخلاف یک قله و دره در ولتاژ مثبت در نمودار مشخصه جریان بر حسب ولتاژ دیده شد.