Molecular Conductance. Synthesis, self-assembly, and electrical characterization of II-conjugated wires and switches

Promotie: mw. E.H. Valkenier-van Dijk, 16.15 uur, Doopsgezinde Kerk, Oude Boteringestraat 33, Groningen

Proefschrift: Molecular Conductance. Synthesis, self-assembly, and electrical characterization of II-conjugated wires and switches

Promotor(s): prof.dr. J.C. Hummelen

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

 

Lengte van moleculaire stroomdraadjes bepaalt geleiding

De geleiding door moleculaire stroomdraadjes hangt voor een groot deel af van de lengte van het draadje. Dat blijkt uit het promotieonderzoek van Hennie Valkenier. Daarnaast toont zij in haar proefschrift aan dat het mogelijk is om de geleiding van moleculaire stroomdraadjes te beïnvloeden door de conjugatie van het draadje te veranderen. Dat principe kan worden toegepast bij het maken van moleculaire schakelaartjes.

Valkenier deed onderzoek naar het geleiden van elektrische stroom door langwerpige moleculen, die moleculaire stroomdraadjes worden genoemd. Deze moleculaire stroomdraadjes zijn π-geconjugeerd en dus herkenbaar aan de afwisseling van dubbele en enkele bindingen tussen de koolstofatomen. Aan beide uiteinden van deze moleculaire stroomdraadjes zitten thiolgroepen, waarmee de moleculen kunnen worden vastgezet op elektrodes van goud. Valkenier bestudeerde eerst in detail op welke manier het beste een dichtgepakte laag moleculen op een goudoppervlak kan worden gevormd.

Valkenier maakte verschillende series moleculaire draadjes, om vervolgens op verschillende manieren hun geleiding gemeten. Uit haar onderzoek blijkt dat hoe langer het draadje is, des te minder goed het geleidt. De promovenda toont ook aan dat moleculaire draadjes die lineair geconjugeerd zijn (een strikte afwisseling van dubbele en enkele bindingen) ongeveer honderd keer beter geleiden dan draadjes die kruisgeconjugeerd zijn (om de stikte afwisseling tussen enkele en dubbele bindingen aan te houden, moet eerst een zijweg worden ingeslagen). Deze kruisgeconjugeerde moleculen geleiden zelfs slechter dan moleculen waarin de π-conjugatie onderbroken is door koolstofatomen zonder dubbele bindingen. Deze lage geleiding van kruisgeconjugeerde moleculen is te verklaren met kwantuminterferentie. Vanwege de genoemde zijweg doven de elektronen (die ook golven zijn) elkaar uit. Dat principe kan worden gebruikt om moleculen te schakelen met een hoge en een lage geleiding.

Hennie Valkenier-Van Dijk (Roden, 1983) studeerde scheikunde aan de Rijksuniversiteit Groningen. Zij verrichtte haar promotieonderzoek bij het Statingh Institute for Chemistry en het Zernike Institute for Advanced Materials. Het onderzoek werd gefinancierd door Nanoned.