Design Principles for Metastable Standing Molecules.
Design Principles for Metastable Standing Molecules.
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DOI：
10.1021/acs.jpcc.2c01514
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发表时间：
2022-04-21
影响因子：
3.7
通讯作者：
Wagner, Christian
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Arefi, Hadi H.;Corken, Daniel;Tautz, F. Stefan;Maurer, Reinhard J.;Wagner, Christian
扫描探针显微镜（SPM）的分子纳米纤维是一个有前途的路线走向原型的亚稳态功能分子结构和器件，不自发形成。机械稳定性方面对于这样的结构是至关重要的，特别是如果它们延伸到垂直于表面的第三维。一个突出的例子是在金属上制造的独立分子，其可以用作场发射器或电场传感器。提高这种分子构型的稳定性是一项涉及许多自由度的优化任务，因此最好通过计算纳米结构设计来解决。本文利用密度泛函理论研究了3，4，9，10-二萘嵌苯四甲酸二酐（PTCDA）在Ag（111）表面和扫描探针显微镜针尖上的吸附行为。我们把我们的结果转换成一组简单的设计原则，这样的亚稳结构，我们随后证明在两个计算案例研究的有效性。我们的工作证明了计算纳米结构设计在亚稳态分子结构领域的能力，并提供了制造新器件所需的直觉，而无需繁琐的试验和错误。
Molecular nanofabrication with a scanning probe microscope (SPM) is a promising route toward the prototyping of metastable functional molecular structures and devices which do not form spontaneously. The aspect of mechanical stability is crucial for such structures, especially if they extend into the third dimension vertical to the surface. A prominent example is freestanding molecules fabricated on a metal which can function as field emitters or electric field sensors. Improving the stability of such molecular configurations is an optimization task involving many degrees of freedom and therefore best tackled by computational nanostructure design. Here, we use density functional theory to study 3,4,9,10-perylene-tetracarboxylic dianhydride (PTCDA) standing on the Ag(111) surface as well as on the tip of a scanning probe microscope. We cast our results into a simple set of design principles for such metastable structures, the validity of which we subsequently demonstrate in two computational case studies. Our work proves the capabilities of computational nanostructure design in the field of metastable molecular structures and offers the intuition needed to fabricate new devices without tedious trial and error.
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影响因子：
3.1
作者：
Green MF;Esat T;Wagner C;Leinen P;Grötsch A;Tautz FS;Temirov R
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影响因子：
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作者：
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Tautz, F. Stefan