نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، زنجان

چکیده

در این پژوهش ترابرد الکترونی در نانوقفس‌های فولرن و فولرانی را مورد بررسی قرار می‌دهیم. ترابرد الکترونی این سامانه‌ها را براساس مدل تنگابست با تقریب نزدیک‌ترین همسایه‌ها‌ و فرمول‌بندی تابع گرین مطالعه می‌نماییم. در این پژوهش نوع الکترودهای متصل شده به مولکول‌ها را زنجیرهای کربنی کومولنی در نظر می‌گیریم و تاثیر موقعیت الکترودها را بر رسانش الکتریکی نانوقفس‌های یادشده بررسی می‌نماییم. مشخصات ساختاری مولکول‌های مورد نظر را با کمک نظریه‌ی تابعی چگالی و بکارگیری تابعی هیبریدی B3LYP بدست می‌آوریم. رسانش الکتریکی سامانه‌های یاد شده را با تشکیل پل‌های مولکولی بین دو الکترود کومولنی بررسی می‌نماییم. برای این کار نخست با استفاده از نظریه‌ی تابعی چگالی، حالت‌های پایدار اتصال الکترود‌ها به سامانه‌های مورد نظر را بدست می‌آوریم. نتایج ما نشان می‌دهد که با تغییر موقعیت اتصال الکترودها به قفس فولرنی، می‌توان ویژگی‌های الکتریکی این سامانه‌ها را طوی کنترل نمود که گذار فاز بین رفتار نیم‌رسانایی و فلزی مشاهده شود. همچنین به دلیل پدیده جایگزیدگی، فولران‌ها همواره عایق هستند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of electron transport properties in fullerene and fullerane nanocages

نویسندگان [English]

  • M Qasemnazhand
  • F Khoeini
  • M Badakhshan

University of Zanjan

چکیده [English]

In this research, we investigate the electron transport in fullerene and fullerane nanocages. We study the electron transport of these systems based on the tight-binding model with the approximation of the nearest neighbors and the formulation of the Green’s function. In this research, we consider the type of electrodes attached to molecules as cumulene carbon chains, and investigate the effect of the position of the electrodes on the electron conductance of the mentioned nanocages. We obtain the structural properties of the molecules with the help of density functional theory, and the use of the B3LYP hybrid function. We study the electrical conductance of these systems by forming molecular bridges between two cumulene electrodes. To do this, we first obtain the stable states of the connection of the electrodes to the desired systems using the density functional theory. Our results show that by changing the position of the connection of the electrodes to the fullerene cage, the electrical properties of these systems can be controlled to observe the phase transition between semiconducting and metal behavior. Also, due to the localization phenomenon, fulleranes are always insulator.

کلیدواژه‌ها [English]

  • tight-binding
  • density functional theory
  • Fullerene
  • Fullerane
  • Cumulene
  1. G Joachim, J K Gimzewski, and A Aviram. "Electronics using hybrid-molecular and mono-molecular devices." Nature6812 (2000): 541.
  2. N D Lang, and Ph Avouris. Physical Review Letters16 (1998): 3515.
  3. D Vasileska, et al. Nano-Electronic Devices. Springer New York (2011) 97.
  4. M Qasemnazhand, and F Marsusi, Journal of research on many body systems 7 (2017) 77.
  5. H W Kroto, et al. "C 60: buckminsterfullerene." Nature 6042 (1985) 162.
  6. M Qasemnazhand, F Khoeini, and F Marsusi, "Photoluminescence in a Glucose-coated Sila-fullerane and Its Nanomedicine Applications." Submitted (2021).
  7. Y Wada, et al. Japanese Journal of Applied Physics 39. 7 R (2000) 3835.
  8. M Qasemnazhand, F Khoeini, and F Marsusi, Scientific Reports 11. 1 (2021): 1-14.
  9. F Marsusi, and J Sabbaghzadeh. Physical Review B 85. 11 (2012) 115302.
  10. F Marsusi, and M Qasemnazhand. Nanotechnology 27. 27 (2016) 275704.
  11. Nakanishi, and M. Tsukada. Physical Review Letters 87. 12 (2001) 126801.
  12. F Khoeini, A A Shokri, and H Farman, Physica E: Low- dimensional Systems and Nanostructures 41. 8 (2009) 1533.
  13. M Qasemnazhand, F Khoeini, and S Shekarforoush. New Journal of Chemistry 43. 42 (2019) 16515.
  14. W A Harrison, Electronic structure and the properties of solids:the physics of the chemical bond, Courier Corporation (2012).
  15. F Khoeini, M Nazari, S Shekarforoush, and M Mahdavifar, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures (2020) 114200.
  16. K Walczak, Central European Journal of Chemistry 3 (2004): 524.
  17. F Khoeini, Analytical study of electronic quantum transport in carbon-based nanomaterials, Diamond and Related Materials 47 (2014) 7.
  18. E Manousakis, Physical Review B 44. 19 (1991) 10991.
  19. M Qasemnazhand, F Khoeini, F Marsusi, Fulleryne, a new member of the carbon cages family, arXiv preprint arXiv: 200309835, (2020).
  20. M Qasemnazhand, F Khoeini, and F Marsusi, Frontiers in Physics 9 (2021)
  21. H P Schultz. The Journal of Organic Chemistry 30. 5 (1965) 1361.
  22. Y L Lin, and F Nori. Physical Review B 53. 3 (1996) 1641.
  23. A Saffarzadeh, and G Kirczenow. Applied Physics Letters 102. 17 (2013) 173101.

تحت نظارت وف بومی