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Conducibilità di singola molecola: uno studio multi-tecnica

Capire i processi di trasporto elettronico a livello delle singole molecole è la chiave per lo sviluppo di nuovi dispositivi elettronici basati sulla tecnologia dei film organici. L'affidabilità e l'efficienza di questi sistemi dipende fortemente dai meccanismi di trasporto di carica all'interfaccia tra le molecole organiche e gli elettrodi metallici. Noi proponiamo un approccio multi-tecnica per lo studio di tali interfacce. Attraverso la combinazione della spettroscopia di raggi x (fotoemissione risonante) con misure di conducibilità di singola molecola e con calcoli teorici, abbiamo studiato la correlazione tra l'allineamento dei livelli elettronici all'interfaccia organo-metallica e la conducibilità per tre molecole derivate della 1,4 benzene-diammina (BDA) adsorbite su superfici di oro. La scelta dei sistemi studiati è dettata dalla riproducibilità che molecole terminate con gruppi amminici dimostrano in termini della loro conducibilità. I processi di trasporto di carica in una giunzione organo-metallica coinvolgono gli stati elettronici prossimi al livello di Fermi del metallo. Noi qui abbiamo misurato la posizione dell'orbitale molecolare più vicino a Fermi (HOMO) per le tre molecole su diverse superfici di oro, utilizzando la spettroscopia nell'ultravioletto e quella risonante. Abbiamo quindi confrontato i ri- sultati con quelli ottenuti dalla misura della conducibilità delle singole molecole in giunzione con gli elettrodi di oro e con iconti ottenuti da principi primi. Risulta che la differenza in energia tra HOMO e il livello di Fermi per le tre molecole su oro, è in buon accordo sia con i cambiamenti della conducibilità che con le energie di quasi-particella dei calcoli effettuati includendo le correzioni di auto-energia. Questo lavoro fornisce il primo confronto diretto tra l'allineamento dei livelli elettronici e la misura di conducibilità di singola molecola e indica una nuova metodologia di studio delle interfacce tra molecole organiche e metalli.

Autori: M. Dell'Angela, G. Kladnik, A. Cossaro, A. Verdini, M. Kamenetska, I. Tamblyn, S. Y. Quek, J. B. Neaton, D. Cvetko, A. Morgante, L. Venkataraman

Titolo: Relating Energy Level Alignment and Amine-Linked Single Molecule Junction Conductance

Rivista: NanoLetters

Anno: 2010

Riferimenti bibliografici: 10 (2010), pp. 2470-2474