Suppr超能文献

金属有机键介导的分子纳米结构中的轨道重排。

Orbital redistribution in molecular nanostructures mediated by metal-organic bonds.

机构信息

Institut für Experimentalphysik, Freie Universität Berlin , Arnimallee 14, 14195 Berlin, Germany.

出版信息

ACS Nano. 2014 Oct 28;8(10):10715-22. doi: 10.1021/nn504431e. Epub 2014 Sep 26.

Abstract

Dicyanovinyl-quinquethiophene (DCV5T-Me2) is a prototype conjugated oligomer for highly efficient organic solar cells. This class of oligothiophenes are built up by an electron-rich donor (D) backbone and terminal electron-deficient acceptor (A) moieties. Here, we investigated its structural and electronic properties when it is adsorbed on a Au(111) surface using low temperature scanning tunneling microscopy/spectroscopy (STM/STS) and atomic force microscopy (AFM). We find that DCV5T-Me2 self-assembles in extended chains, stabilized by intercalated Au atoms. The effect of metal-ligand hybridization with Au adatoms causes an energetic downshift of the DCV5T-Me2 lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) with respect to the uncoordinated molecules on the surface. The asymmetric coordination of a gold atom to only one molecular end group leads to an asymmetric localization of the LUMO and LUMO+1 states at opposite sides. Using model density functional theory (DFT) calculations, we explain such orbital reshaping as a consequence of linear combinations of the original LUMO and LUMO+1 orbitals, mixed by the attachment of a bridging Au adatom. Our study shows that the alignment of molecular orbitals and their distribution within individual molecules can be modified by contacting them to metal atoms in specific sites.

摘要

二氰乙烯基-五噻吩(DCV5T-Me2)是一种用于高效有机太阳能电池的典型共轭低聚物。这类寡噻吩由富电子供体(D)主链和末端缺电子受体(A)部分组成。在这里,我们使用低温扫描隧道显微镜/光谱(STM/STS)和原子力显微镜(AFM)研究了它在 Au(111)表面吸附时的结构和电子性质。我们发现 DCV5T-Me2 自组装成扩展链,由嵌入的 Au 原子稳定。金属-配体与 Au 原子的杂化作用导致 DCV5T-Me2 的最低未占据分子轨道(LUMO)相对于表面上未配位的分子向下能级移动。一个金原子不对称地配位到一个分子末端基团,导致 LUMO 和 LUMO+1 态在相反侧的不对称定位。使用模型密度泛函理论(DFT)计算,我们将这种轨道重塑解释为通过连接一个桥接 Au 原子混合原始 LUMO 和 LUMO+1 轨道的线性组合的结果。我们的研究表明,通过与特定位置的金属原子接触,可以改变分子轨道的排列及其在单个分子中的分布。

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