Einzelmolekül-Schaltungen mit klar definiertem molekularen Leitfähigkeit

Wir messen die Leitfähigkeit von aminbeendeten Molekülen, indem wir Au-Punktkontakte in einer molekularen Lösung bei Raumtemperatur brechen. Wir stellen fest, dass die Variabilität der beobachteten Leitfähigkeit für die Diamin-Molekül-Au-Junktionen viel geringer ist als die Variabilität für Diisonitril- und Dithiol-Au-Junktionen. Diese enge Verteilung ermöglicht eindeutige Leitfähigkeitsmessungen einzelner Moleküle. Für eine Alkandiamin-Serie mit 2-8 Kohlenstoffatomen in der Kohlenwasserstoffkette zeigen unsere Ergebnisse einen systematischen Trend in der Leitfähigkeit, aus dem wir eine Tunnelabbaukonstante von 0,91 ± 0,03 pro Methylengruppe ableiten. Wir stellen die Hypothese auf, dass die Diaminbindung bevorzugt an unterkoordinierte Au-Atome in der Junction bindet. Dies wird durch auf Dichtefunktionaltheorie basierende Berechnungen unterstützt, die zeigen, dass das Amin an ein Gold-Atom bindet, das genügend Winkelanpassungsfähigkeit für eine einfache Junction-Bildung, aber eine klar definierte elektronische Kopplung des N-Einzelpaars an das Au aufweist. Daher führt die Aminbindung zu klar definierten Leitfähigkeitsmessungen einer Einzelmolekül-Junction in einer statistischen Studie.