The general framework in which this thesis is embedded is called Molecular Electronics. In this field the dream is to be able to produce stable junctions in which a given molecule is in contact with a certain number of electrodes. Those allow to apply voltages and to perform specific tasks, exploiting the functionality of the molecule itself.
Different kinds of molecules have specific electronic, ...
Abstract (English)
The general framework in which this thesis is embedded is called Molecular Electronics. In this field the dream is to be able to produce stable junctions in which a given molecule is in contact with a certain number of electrodes. Those allow to apply voltages and to perform specific tasks, exploiting the functionality of the molecule itself. Different kinds of molecules have specific electronic, structural and vibrational properties, but there is something that can be thought as a general property: the typical dimension of a molecule is in general very small (of the order of nanometers or smaller). Molecules can undergo structural changes when additional charges are inserted through electron-tunneling in transport setups. Because of that, the electronic and the vibrational degrees of free- dom are strongly related in molecules and their mutual interaction plays a fundamental role in the investigation of a molecular junction and in view of possible applications. In general we can consider a molecule as a very tiny object that is flexible and has localized vibrations. This property is peculiar of molecules and is absent in semiconductor devices like quantum-dots, two dimensional electron gases and bulk materials. In those systems the vibrational properties are associated to the phonon structure, i.e. to the lattice structure of the material one considers. The flexibility of the molecules make them interesting and different from semiconductors devices, opening new perspectives and bringing new effects into the game. The idea of using single molecule junctions in order to obtain functional devices like switches, rectifiers and memory elements, dates back to 1974 when Aviram and Ratner proposed to use a single organic molecule as a rectifier.
Translation of the abstract (German)
Der allgemeine Rahmen, in dem dieser Arbeit eingebettet ist, heißt Molekulare Elektronik. In diesem Feld ist es der Traum, in der Lage sein, stabile Übergänge, in denen ein bestimmtes Molekül in Kontakt mit einer bestimmten Anzahl von Elektroden ist, zu erzeugen. Diese erlauben Spannungen anzulegen und spezielle Aufgaben durchzuführen, um die Funktionalität des Moleküls selbst ...
Translation of the abstract (German)
Der allgemeine Rahmen, in dem dieser Arbeit eingebettet ist, heißt Molekulare Elektronik. In diesem Feld ist es der Traum, in der Lage sein, stabile Übergänge, in denen ein bestimmtes Molekül in Kontakt mit einer bestimmten Anzahl von Elektroden ist, zu erzeugen. Diese erlauben Spannungen anzulegen und spezielle Aufgaben durchzuführen, um die Funktionalität des Moleküls selbst auszuwerten. Verschiedene Arten von Molekülen haben spezielle elektronische, strukturelle und schwingende Eigenschaften, aber es gibt etwas, das als eine allgemeine Eigenschaft angesehen werden kann: die typische Abmessung eines Moleküls ist im allgemeinen sehr klein (in der Größenordnung von Nanometern oder kleiner). Moleküle können strukturelle Veränderungen durchlaufen, wenn zusätzliche Ladungen durch Elektronen-Tunneling in Transport-Setups eingebracht werden. Aus diesem Grund sind die elektronischen und die Schwingungsfreiheitsgrade stark verbunden in Molekülen, die ihre gegenseitige Wechselwirkung spielt eine fundamentale Rolle bei der Untersuchung eines molekularen Übergang und im Hinblick auf mögliche Anwendungen. Im Allgemeinen können wir ein Molekül wie ein sehr kleines Objekt, das flexibel ist und lokalisierten Schwingungen besitzt, betrachten. Diese Eigenschaft ist charakteristisch von Molekülen und fehlt in Halbleiterbauelementen wie Quantenpunkte, zweidimensionales Elektronengas und Festkörpern. In diesen Systemen werden die Schwingungseigenschaften auf der Phononenstruktur assoziiert, dh auf die Gitterstruktur des Materials, welches man betrachtet. Die Flexibilität der Moleküle machen sie interessant und unterscheidet sie von Halbleiterbauelemente. Dies eröffnet neuer Perspektiven und bringt neue Effekte in das Spiel. Die Idee, einzelne Molekül Kreuzungen um funktionelle Geräte wie Schalter, Gleichrichter und Speicherelemente zu erhalten, reicht zurück bis 1974, als Aviram und Ratner ein organischen Molekül als Gleichrichter vorgeschlagen hatten.
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