分子电子器件的理论的研究.pdfVIP

分子电子器件的理论研究 赵健伟*, 李延伟，尹星，王东旭，刘洪梅， 南京大学 化学化工学院，210093 ，南京 E-mail: Zhaojw@nju.edu.cn 自从Ratner 和Aviram 第一次从理论上提出有机分子可以通过功能化实现分子整流，分子电子器 件日益得到关注。特别是近年来随着硅电子器件的尺寸日渐接近其物理极限，分子电子学的研究显 得更加重要。单分子电子传递的研究既是分子电子学的基础，同时也是电化学、电分析化学的基础。 单分子水平上对蛋白质电子传递的实验与理论研究更为人们从分子层次上理解生命过程打下基础。 基于此，我们从理论方面对电子传递进行了系列研究。 分子导线(Molecular wires)允许电子由一个器件流向另一个器件或由一个功能基团流向另一个 功能基团, 起到连接整个分子电子系统的作用, 所以对它的研究受到广泛关注。电极、界面和分子导 线是电子传递三个关键因素。我们提出了一种 “现场”(in-situ) 的理论计算方法，并基于量子化学 从头算和第一性原理非平衡态格林函数方法，针对每个因素做了系统的研究。 为了实时追踪纳米制备过程中的分子，我们开发了超大规模分子动力学仿真平台。将分子动力 学计算的规模提高到近200 万原子×1 万步/ （CPU×月）。基于该仿真程序，我们系统研究了分子电子 学领域纳米制造过程的化学机理，指出化学键变化对纳米制造过程中的制约作用。我们也研究了缺 陷对纳米拉伸过程的影响。 Theoretical Studies on Electron Transfer through Single Molecule Jianwei Zhao*, Yanwei Li，Xing Yin ，Dongxu Wang ，Hongmei Liu ， Department of Chemistry, Nanjing University, 210093, Nanjing Since the first proposal by Ratner and Aviram that an organic molecule could function as molecular diode, the idea of using the organic molecules as functional unit in electronic devices has received great attention. Tremendous experimental and theoretical efforts have been focused on the molecular wires, diodes, switches, and storage devices at real molecular level. Among those molecular devices, molecular wire connects the active components to each other in the circuit, allowing electron transfer through it. Therefore, theoretical study on the electronic transportation and molecular properties getting response to the bias applied is of fundamental importance. Based on an “in-situ” theoretical modeling proposed by us, we studied intensively the geometric and electronic characters of a series of molecular wires under the interaction of the external electric field by using ab