MOLEKYLÆR ELEKTRONIK n Figur 1. Skematisk illustration af en molekylær kontakt. Molekylet er kemisk bundet til elektroderne vha. ”molekylære krokodillenæb”, der oftest svarer til svovlgrupper. Ved at påvirke molekylet med en ydre stimulans kan ledningsevnen ændres fra høj til lav og omvendt, og molekylet agerer derved som en kontakt. en molekylær kontakt ved reversibelt at ændre molekylets egenskaber. Molekylet bliver selve kontakten. Spørgsmålet er dog, hvordan molekylet skal modificeres for at opnå henholdsvis en lav og høj ledningsevne? Molekylære ledninger hvilke molekyler? Det første spørgsmål er dog, hvilke molekyler der er mest optimale som ledninger? Strøm er elektroner, der vandrer gennem molekylet. Det er kendt, at elektroner bedre kan skubbes igennem konjugerede molekyler end gennem alifatiske forbindelser. Lineært konjugerede molekyler har alternerende dobbelt- og enkeltbindinger, og π-elektronerne er delokaliserede ud over hele molekylet. Effekten af mange dobbeltbindinger i konjugation kan erkendes ved, at molekylet bliver farvet. Mens ethylen og butadien absorberer i det ultraviolette område, absorberer caroten, som kendes fra gulerødder, i det synlige område. Men det er ikke ligegyldigt, hvordan dobbeltbindingerne er placeret i forhold til hinanden langs en kæde, se figur 2. Såkaldt kryds-konjugerede dobbeltbindinger giver ikke effektiv delokalisering af π-elektronerne, og sådanne molekyler absorberer ved omkring det samme maksimum som butadien uafhængigt af, hvor mange dobbeltbindinger der sættes på rad og række. Tilsvarende leder krydskonjugerede molekyler strøm meget ringere end lineært konjugerede molekyler. En ændring i molekylets konjugation og hermed dets π-system, kan derved anvendes med henblik på at lave en molekylær kontakt. Molekylære kontakter Design af molekyler, der er i stand til at ændre deres konjugation og derved ledningsevne ved en ydre påvirkning, er en attraktiv tilgang til at lave molekylære kontakter. Vi har både eksperimentelt og teoretisk succesfuldt demonstreret molekylære kontakter ved blandt andet at udnytte ændringen af konjugationen i molekylet ved: 1) lys-induceret isomerisering af en fotokontakt og 2) ved at skubbe på ladningsfordelingen i et molekyle med en elektrondonerende og elektronaccepterende enhed i konjugation. Figur 2. Placeringen af dobbeltbindingerne i et molekyle er af stor betydning, da lineært konjugerede molekyler (blå) skubber elektroner bedre igennem molekylet end krydskonjugerede (rød). Bølgelængderne svarende til de laveste-energi-absorptioner er angivet. Lysstyret kontakt Et molekyles konjugation og derved ledningsevne kan ændres vha. lys ved en såkaldt fotokontakt. Dihydroazulen, DHA, en lovende fotokontakt inden for solenergilagring, kan ved lysabsorption ringåbne i en elektrocyklisk reaktion til sin vinylheptafulven-form, VHF, som over tid termisk vender tilbage til DHA. dansk kemi, 98, nr. 11/12, 2017 19 t
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her