مطالعه رسانش الکتریکی در مولکول ها با استفاده از روش های مکانیک کوانتومی

امروزه ساخت دسته جدیدی از قطعات الکترونیکی مانند سیم های کوانتومی و حافظه های مولکولی با رفتارهای ویژه و قابل توجه از مهمترین فناوری های پیشرفته در توسعه نانو محسوب می شود.محققین بسیاری رسانش دستگاه های مزوسکوپیک وعمدتاً دستگاه های مولکولی ساندویچ شده بین دو الکترود فلزی را بررسی کرده اند و پدیده هایی همچون سوئیچ زنی و تقویت کنندگی را در این رساناهای مولکولی مشاهده کرده اند و تلاش کرده اند تا قطعات الکترونیکی همچون دیودها، ترانزیستورها و سلول های دارای حافظه را با استفاده از مولکول ها بسازند. درچنین دستگاه هایی بررسی پدیدهرسانش به روش نیمه کلاسیکی (معادله بولتسمان) با توجه به هم مرتبه بودن طول پویش الکترون واندازه مولکول موفق نبوده وسیمای کوانتومی بودن مسئله را بیشتر جلوه می دهد. رهیافت تابع گرین غیر تعادلی نظریه میکروسکوپی انتقال کوانتومی در حضور برهم کنش است. اگر فرایندهای غیر همدوس وجود نداشته باشند این رهیافت معادل رهیافت لانداورـبوتیکر می شود، اما اگر فرایند های پراکندگی همچون الکترون ـفونون موجب برهم زدن همدوسی شوند می توان از تابع گرین غیرتعادلی استفاده کرد. در این حالت خاص رهیافت لانداورـبوتیکر استخراج خواهد شد. در این مورد، ویژگی های انتقال الکترونی با استفاده از روش های نظریه تابعی چگالی ترکیب شده با تابع گرین غیرتعادلی در اتصالات مولکولی مبتنی بر دی فنیل اتینیلن بررسی شد. اثر جانشینی گروه های دهنده و کشنده الکترونی در موقعیت اورتو ومتای مولکولی، سبب تقویت جهت جریان، متناسب با ویژگی این گروه ها شد. در ادامه با انتخاب گروه و موقعیت مناسب، علاوه بر تقویت یکسوکنندگی، مقاومت دیفرانسیلی منفی مشاهده شد، که به صورت کاملی شناسایی شد.افت شدید ضریب عبور و چگالی حالت های انرژی در تراز فرمی وجابجایی و جایگزیدگی آنها در پنجره انتگرالگیری، دلایل مهمی در ظهور مقاومت دیفرانسیلی منفی معرفی شدند. در انتها، مکانیسم رسانش نمونه ای از اتصالات مولکولی بررسی شد که نشان داد، در این مورد مشخصه انتقال الکترونی، در دماهای پایین از تونل زنی همدوس غیر وابسته به دما و در دماهای بالاتر از آن از رفتار جهشی غیرهمدوس وابسته به دما پیروی می کند.