Estudio computacional de la formación espontánea de contactos moleculares

J. A. OLMOS ASAR; E. P. M. LEIVA; M. M. MARISCAL

Salta

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

AAIFQ

La generación de nanocontactos moleculares, así como el estudio de sus propiedades eléctricas y mecánicas, han motivado el trabajo de numerosos grupos de investigación en los últimos años. Cabe destacar lo realizado por Xu et.al.[1], quienes midieron experimentalmente la conductancia y la fuerza máxima de ruptura de nanouniones moleculares formadas por 4,4-bipiridina y 1,8-octanoditiol covalentemente enlazados a electrodos de oro. Existen varias formas de generar estos contactos moleculares. Un método reciente es el desarrollado por Haiss et. al.[2], en el cual los nanocontactos se generan por la desorción espontánea de uno de los grupos tiolato de una molécula de 1,8-octanoditiol adsorbida a una superficie de Au(111), en condiciones de bajo cubrimiento, para adsorberse a una punta de STM cercana a la misma. Estos “saltos” moleculares son detectados experimentalmente por la presencia de variaciones abruptas en la corriente túnel medida. El objetivo del presente trabajo es estudiar los mecanismos de formación de nanocontactos moleculares desde una perspectiva teórica, considerando energías de activación implicadas en tales procesos, y los tiempos de espera experimentales. El sistema estudiado consiste de una molécula de 1,8-octanoditiol adsorbida inicialmente sobre una superficie perfecta de Au(111) a través de sus dos grupos tiolato. Posterior a la relajación del sistema, uno de los grupos tiolato es forzado a desorberse del sustrato, y se aproxima hacia una punta de STM ubicada a cierta distancia de la superficie inferior, como puede observarse en la figura. Se realizaron simulaciones a diferentes distancias de separación punta-sustrato, calculando la energía potencial en función del levantamiento del grupo tiolato. Los resultados revelan que los “saltos” moleculares son procesos activados, que sólo serán factibles cuando la punta de STM esté realmente cerca de la superficie del sustrato. Los tiempos de espera fueron calculados en base a la teoría del estado de transición. Por otro lado se ha considerado el efecto del campo eléctrico en el proceso de formación de las nanouniones moleculares.