跨越金屬分子界面：觀察單分子量表的波動

東京工業大學(東京工業大學)的科學家開發出一種技術，用于分析有機電子器件中金屬分子界面上單分子尺度的結構和電子波動。該技術提供了使用傳統方法無法獲得的信息，并且它對諸如有機太陽能電池的裝置具有重要意義。

有機電子領域在學術界和工業界都越來越受歡迎，因為有機發光二極管和太陽能電池等器件具有優于傳統無機器件的多種優勢，包括低得多的潛在生產成本和更廣泛的襯底兼容性。這些器件包含有機分子和金屬成分，該領域的主要挑戰之一是了解金屬 - 分子界面上的電荷傳輸行為。最近，開發了斷裂連接技術，其中跨越單分子結的電流被測量數千次。然后統計分析測量結果以確定最可能的電導率。

金屬 - 分子界面的結構和電子特性強烈影響單分子結的電荷傳輸性質。此外，金屬 - 分子界面結構和傳輸性質在單分子尺度上波動。不幸的是，電導測量的標準分析技術不能充分闡明這種行為。東京工業大學的科學家最近開發出一種分析這些波動的綜合方法。他們的技術涉及兩種方法：通過斷裂連接實驗和第一原理模擬進行電流 - 電壓測量。值得注意的是，所開發的技術提供了分子軌道能量水平和金屬 - 分子界面上的電子耦合程度的相關統計描述，

將開發的分析方法應用于各種單分子連接，即1,4-丁二胺(DAB)，吡嗪(PY)，4,4'-聯吡啶(BPY)和富勒烯(C 60)的夾心連接。證明了金電極，以及不同的分子依賴性電子和結構波動。在實驗和模擬過程中，連接處被拉伸達10 nm，直至斷裂，以確定任何結構變化; 發現電極和分子之間的電子耦合隨著拉伸的增加而減小。此外，作為拉伸距離的函數執行的總能量計算揭示了結構模型中的亞穩結構。

所開發的方法提供關于跨越金屬 - 分子界面的簡單，低維度和超小電荷傳輸的特征信息，其與切換功能和傳輸性質的潛在操縱相關。這種新技術及其提供的信息對于以太陽能電池和發光二極管等有機分子為特征的電子設備中未來的傳輸特性操縱具有重要意義。