La Masa Efectiva De Un Electrón Cuando Este Tunelea A Través De Un Alambre Molecular

LA MASA EFECTIVA DE UN ELECTRÓN CUANDO ESTE TUNELEA A TRAVÉS DE UN ALAMBRE MOLECULAR

Resumen
Observado desde los electrodos, el régimen de túnel de transporte electrónico a través de un alambre molecular se describe por una relación de dispersión generalizada no parabólica. El cálculo de la estructura complejo-banda de un alambre molecular conduce a una expresión analítica para la masaefectiva m* de un tunelaje electrónico a través de este alambre. m* se calcula para diferentes alambres moleculares y se compara con los estándares de túnel del estado sólido. En el régimen de tunelaje, la optimización de la conductancia de un alambre molecular depende igualmente de m* y de su brecha energética homo-lumo.

Introducción
Cuando se conecta entre dos placas metálicas, un alambremolecular conjugado forma un conducto con buena ubicación en el espacio para los electrones que se intercambien entre estas placas a través del alambre. En términos de conductancia de la unión placa-alambre molecular-placa, la eficiencia de esta ruta molecular está en órdenes de magnitud mejores que en el vacío a una distancia equivalente entre las placas. A bajo voltaje de polarización, la conductanciaplaca-alambre molecular-placa G está dada por la bien conocida expresión G(EF)= G0(EF)e-γ(EF)L con G0(EF) la conductancia de contacto, γ(EF) el túnel de amortiguación de longitud inversa del proceso de túnel en las laminas al nivel de fermi EF y L la longitud del alambre molecular.
En los regímenes de transporte estándar balísticos y difusivo, G0(EF) = 0. Los electrones se intercambian entre lasplacas en un régimen de resonancia a través de la banda electrónica de la estructura de del material incrustado entre las placas. La masa efectiva del electrón m* (y el tiempo medio entre dos colisiones, si los hay) regula el transporte en este régimen. En un régimen de transporte de túnel a través de un cable molecular es decir, para una tensión de polarización mucho más baja que la brechaenergética HOMO-LUMO de la molécula, G0(EF) ≠ 0. No hay ninguna resonancia en EF entre las placas y los niveles de energía molecular del alambre. Pero el mecanismo de super-intercambio de los electrones entre las placas a través de un alambre todavía depende de la distribución de los niveles moleculares de apertura y de soporte de la vía del túnel. Por ejemplo, γ(E) depende del más altoocupado-desocupado más bajo (homo-lumo) brecha energética χ del alambre y en una función espectral Π(E) que tiene en cuenta la distribución de los niveles moleculares del cable a cada lado de la brecha energética.
Se demuestra aquí que la dependencia del γ(E) en χ y Π(E) define una masa efectiva m*(E) para los electrones de túnel. En primer lugar, es presentada la técnica de cálculo de la estructura delcomplejo-banda electrónica E(k) (con k el vector de onda complejo valorado del túnel de electrones) para un alambre molecular y se aplicada a un simple cable molecular de polifenilo. En una segunda parte, se da la relación entre γ(E) y la función de dispersión de electrones k(E). Entonces, k(E) se utiliza el poder del determinante Kramers para demostrar cómo m*(E) depende de la forma paraboloidal de labrecha energética (gap) homo-lumo del alambre. La masa efectiva m* para los diferentes cables se compara con los de los materiales en estado sólido incluidos en la unión y estudiados para el régimen de túnel. En conclusión, se muestra cómo un proceso de túnel a través de un cable molecular debe ser descrito por un modelo de dos bandas con un m*(E) dependiente de la energía en lugar de una simplebarrera túnel efectiva γ(E) cuya altura se ajusta al observado. En lo siguiente, se supone que el régimen de transporte túnel es elástico, es decir, el tiempo de efecto túnel de electrones es mucho menor que los tiempos de relajación intramoleculares.
Figura. 1. Complejo π y π* estructura de bandas E(k) de un alambre molecular de polifenilo calculado en una aproximación de unión fuerte con...