Молекулярный переключатель на основе битиофен-азобензола: как управлять проводимостью слоя с помощью света

Савченко, В.А. and Гуськова, О.А. (2021) Молекулярный переключатель на основе битиофен-азобензола: как управлять проводимостью слоя с помощью света. Вестник ТвГУ. Серия: Химия (3). pp. 7-20. ISSN 1995-0152

PDF - Published Version
1MB

Abstract

Молекулярные переключатели на основе азобензола (азо) являются светочувствительными молекулами, которые могут переключаться между двумя конфигурационными состояниями под действием света. Светочувствительные азо-монослои можно использовать для модуляции работы выхода, то есть они влияют на свойства электродов. В данной работе мы отвечаем на вопрос, что происходит со структурами, электронными свойствами и перераспределением заряда в монослоях азобитиофена (азо-бт) в зависимости от светового стимула, используя теорию функционала плотности. Моделируются два типа переключателей, различающихся расположением азо и бт от группы пришивки молекулы к поверхности: азо-бт и бт-азо. Один из них (бт-азо) описан в литературе, другой же является продуктом молекулярного дизайна. Мы описываем транс- и цис-изомеры для каждого переключателя, находящегося в контакте с кластером золота. Наше моделирование объясняет гигантское соотношение в проводимости ON/OFF-состояний при воздействии УФизлучения на монослой улучшенной электронной связью между цисизомерами (состояние ON) и кластером золота. Транс-изомеры же (OFF состояние) моделируемых переключателей играют роль изоляторов. Кроме того, мы показываем, какие именно свойства улучшаются после молекулярного дизайна. Данное исследование открывает новые возможности в разработке инновационных модификаций поверхности электродов

Abstract (en)

Molecular switches based on azobenzene (azo) are defined as light-responsive molecules which can change between two configurational states under light stimuli. Responsive azo monolayers can be used to modulate the work function, i.e. they tune the properties of the interfaces at the electrodes. In this work, we investigate what happens to the structures, electronic properties, and the charge redistribution within azo-bithiophene (azo-bt) monolayers depending on the light stimulus using density functional theory. Two types of switches differing in the order of azo and bt counting from the anchor group are modelled: azo-bt and btazo. One of them (bt-azo) is known from the literature, the remaining one is a product of rational design. We describe trans- and cis-isomers for each switch being in a contact with a gold cluster. Our simulations explain a giant ON/OFF conductance ratio upon UV light stimulus by improved electronic coupling between the cis-isomers (ON-state) and the gold cluster. The trans-isomers (OFFstate) of the simulated switches play the role of the insulators. Moreover, we show which molecular properties are enchanced by molecular design. This study opens up new avenues to the development of the innovative design of electrode surface modifications

Item Type:	Article
Additional Information:	ГУСЬКОВА Ольга Александровна – кандидат химических наук, научный сотрудник Института полимерных исследований ассоциации Лейбница (Hohe Straße 6, D-01069 Dresden, Deutschland), член Дрезденского центра вычислительного материаловедения Технического университета Дрездена, САВЧЕНКО Владислав Анатольевич – аспирант второго года обучения Инженерного факультета Технического университета Дрездена (Fakultät für Maschinenwesen, Technische Universität Dresden, Deutschland, 01069 Dresden, Германия), научный сотрудник Института полимерных исследований ассоциации Лейбница
Uncontrolled Keywords:	азобензол, изомеризация, фоточувствительность, проводимость, метод функционала плотности, привитой монослой, кластер золота Au10
Keywords (en):	azobenzene, isomerisation, photosensitivity, conductivity, density functional theory, grafted monolayer, gold cluster Au10
Subjects:	5 Математика. Естественные науки > 54 Химия. Кристаллография. Минералогия 5 Математика. Естественные науки > 54 Химия. Кристаллография. Минералогия > 544 Физическая химия
Divisions:	Другие организации > Дрезденский центр вычислительного материаловедения, Дрезден > Институт полимерных исследований общества Лейбница
ID Code:	10865
Deposited On:	11 Nov 2021 04:57
Last Modified:	11 Nov 2021 04:57

Repository Staff Only: item control page