丙二硫醇、丙二胺與三苯四乙炔化合物的電子傳輸能譜：
理論模擬與電化學電位控制之單分子i–Ewk 曲線之比較

蕭涵

doi:10.6342/NTU201702886

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丙二硫醇、丙二胺与三苯四乙炔化合物的电子传输能谱：理论模拟与电化学电位控制之单分子i–Ewk 曲线之比较

Correlation of Simulated Transmission Spectra with i–Ewk Curves of Electrochemically Gated Molecular Junctions: Propanedithiol, Propanediamine and 1,4-Bis(2-(4-(triphenylphosphinylauryl)ethynylphenyl)ethynyl)benzene

萧涵 , 硕士　　导师：陈俊显　　

繁体中文 DOI： 10.6342/NTU201702886

电化学扫描穿隧显微术；单分子电性；穿透能谱；能量匹配； electrochemical scanning tunneling spectroscopy ； transmission spectra ； single-molecule conductance ； energy-level alignment

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摘要 │ 参考文献 (72) │ 国际计量

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Single-molecule conductance is an important index to show the electron transport efficiency through the Metal–Molecule–Metal junction. The closer the molecular frontier orbitals and Fermi levels are, namely higher degree of energy level alignment between Fermi levels and molecular frontier orbitals, the higher transmission probability would be, rendering higher conductance.
    Our group simulated the transmission spectra of 1,3-propanedithiol and 1,4-bis(2-(4-(triphenylphosphinylauryl)ethynylphenyl)ethynyl)benzene (OPE3) under small bias, finding the HOMOs of these molecules are the major conducting orbitals. OPE3 has better headgroup-electrode coupling, and also has wider HOMO peak on the spectra. Hence, we can infer that diamine will show the narrowest HOMO peak because of its weakest headgroup-electrode coupling. We use Scanning tunneling microscopy break junction combined with homemade organic phase reference electrode, using electrochemical system to control the potential of the working electrode, Ewk(=EF), for tuning the extent of energy level alignment. Operate i-Ewk scanning on the molecules with fixed bias between electrodes to observe the change of conductance while tuning Ewk. The results suggest that when Ewk scanning toward HOMO, the extent of energy level alignment increase, and the conductance of three molecules increase accordingly. However, the increase is due to the extent of the coupling. And we also found that the shape of the electrode would influence the transmission spectra, causing two trends of i-Ewk curves.

参考文献 ( 72 ) 〈TOP〉

(1) Aviram, A.; Ratner, M. A. Molecular rectifiers. Chem. Phys. Lett. 1974, 29, 277-283.
连结：
(2) Chen, F.; Li, X.; Hihath, J.; Huang, Z.; Tao, N. J. Effect of anchoring groups on single-molecule conductance: comparative study of thiol-, amine-, and carboxylic-acid-terminated molecules. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15874-15881.
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(3) Liu, H.; Wang, N.; Zhao, J.; Guo, Y.; Yin, X.; Boey, F. Y. C.; Zhang, H. Length-Dependent Conductance of Molecular Wires and Contact Resistance in Metal–Molecule–Metal Junctions. ChemPhysChem 2008, 9, 1416-1424.
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(4) Mishchenko, A.; Vonlanthen, D.; Meded, V.; Bc; Li, C.; Pobelov, I. V.; Bagrets, A.; Viljas, J. K.; Pauly, F.; Evers, F.; Mayor, M.; Wandlowski, T. Influence of Conformation on Conductance of Biphenyl-Dithiol Single-Molecule Contacts. Nano Lett. 2010, 10, 156-163.
连结：
(5) Li, X.; He, J.; Hihath, J.; Xu, B.; Lindsay, S. M.; Tao, N. Conductance of Single Alkanedithiols: Conduction Mechanism and Effect of Molecule−Electrode Contacts. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2135-2141.
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