Vibration induced memory effects and switching in ac-driven molecular nanojunctions
本文研究了与金属引线弱耦合的分子结中的双稳性和记忆效应，其中金属引线受偏压的绝热周期性变化的影响。该系统由一个简单的Anderson-Holstein模型描述，并通过主方程方法计算其动力学。在强的电子-振子相互作用下，由于极化子位移和Franck-Condon阻塞，实现了系统多体态之间的受控电切换。特别强调的是所发挥的作用，激发振动态的双稳态和滞后开关动态的电压扫描速率的函数。在一般情况下，无论是占领概率的振子状态和相关的振子能量显示滞后行为的驱动频率的范围内设置的最小和最大寿命的系统。的输运性质的各种驱动频率和直流偏置的限制的后果也进行了研究。
2012-09-19 cond-mat.mes-hall
Voltage induced switching dynamics of a coupled spin pair in a molecular junction
分子自旋电子学是通过分子的电子组态和磁极化之间的耦合而实现的。为了控制和应用单个分子的状态，有必要读取和写入它们的自旋状态。传统上，这是通过外部磁场或铁磁接触来实现的，这可能改变有意的自旋状态，并且在缩小器件尺寸时可能带来额外的挑战。在这里，我们预测，耦合磁性分子在一起开辟了所有的电子控制的分子自旋状态，以及通过系统的电流的可能性。在铁磁和反铁磁交换相互作用的机制之间调谐，电流可以至少增加或减少一个数量级。该效应对隧道耦合和分子水平排列敏感，其可用于实现电流整流。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall
Current-induced switching in transport through anisotropic magnetic molecules
各向异性的单分子磁体可以被认为是分子开关，可能应用于分子自旋电子学。在本文中，我们考虑了电流诱导开关在单分子结含有各向异性磁性分子。我们假设，通过交换相互作用的载体与磁性分子相互作用，并专注于政权的高电流中的分子自旋动力学是慢的电子花在分子上的时间相比。在此极限下，分子自旋服从非平衡朗之万方程，该方程采用广义Landau-Lifshitz-Gilbert方程的形式，并且我们通过非平衡Born-Oppenheimer近似在微观上导出。我们利用这个朗之万方程来确定相关的开关机制，并推导出电流诱导的开关速率。作为一个副产品，我们还推导出S-矩阵表达式的各种扭矩进入Landau-Lifshitz-Gilbert方程，推广以前的表达式在文献中的非平衡的情况。
2012-03-28 cond-mat.mes-hall
Effects of Intrinsic Spin-Relaxation in Molecular Magnets on Current-Induced Magnetic Switching
本文从理论上研究了两个铁磁接触上单个磁性分子的电流感应磁开关，重点讨论了内禀自旋弛豫过程的作用。结果表明，自旋极化电流可以改变分子的磁矩，而不考虑分子内的自旋弛豫。后一过程增加阈值电压（电流），高于该阈值电压发生切换。
2008-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast quantum spin-state switching in the Co-octaethylporphyrin molecular magnet with a terahertz pulsed magnetic field
分子自旋交叉开关是近年来理论和实验研究的热点。这种兴趣是由于这样的事实，这些系统允许一个控制其自旋状态通过施加外部光，热，压电，或磁刺激。光激发对自旋交叉单分子磁体双稳态的影响是目前研究的重点。光致双稳态的主要限制是它们的短寿命。本文研究了CoOEP分子在36.8T磁脉冲作用下的低自旋（LS）态和高自旋（HS）态的自旋动力学。我们表明，在HS状态的CoOEP分子的情况下的自旋开关的特征在于由一个长的寿命，是依赖于所施加的字段的大小和持续时间。因此，在施加外部刺激之后，自旋转换之后处于LS状态的系统恢复到其基态，而处于HS状态的系统长时间保持在激发态。我们发现磁化率的温度依赖性在40 K时表现出两个自旋态之间的突然热自旋跃迁。这里提出的理论方法开辟了一条道路，以创造现代器件的自旋电子学与可控自旋开关过程。
2015-06-24 cond-mat.mes-hall
High Conductance Ratio in Molecular Optical Switching of Functionalized Nanoparticle Self-Assembled Nanodevices
自组装功能化纳米颗粒是许多潜在应用的焦点，特别是用于分子尺度电子器件。在这里，我们进行实验的10 nm的金纳米粒子（NP），功能化的偶氮苯-联噻吩（AzBT）分子的致密层的自组装，目的是建立一个具有忆阻特性的光开关设备。我们制作的平面纳米器件由NP自组装网络（NPSAN）接触由30至100 nm的电极间间隙隔开的纳米电极。我们证明了光诱导的可逆开关的电导在这些AzBT NPSAN的记录开/关电导比高达620，平均值约为。30，85%的设备具有10以上的比率。分子动力学模拟的结构和动力学的分子单分子层之间的界面化学吸附在纳米颗粒表面进行，并与实验结果进行比较。接触界面的性质被证明是强烈相关的分子构象，在AzBT分子的情况下，可以可逆地切换之间的顺式和反式形式通过明确定义的波长的光照射。分子动力学模拟提供了一个微观解释的实验观察到的两种异构体之间的开/关电流比的减少，相比，在平坦的自组装单分子层上进行的实验进行了导电cAFM针尖接触。
2015-09-13 cond-mat.mes-hall
Mechanically-Controlled Binary Conductance Switching of a Single-Molecule Junction
分子尺度的元件预计将成为纳米级电子器件的核心。虽然已经报道了原子量子点接触中的分子尺度开关，但单分子结通过分子设计提供了调节开/关电导状态的额外灵活性。到目前为止，单分子结中的开关被归因于分子的构象或电荷状态的变化。在这里，我们证明了可逆的二元开关在单分子结的金属分子接触几何形状的机械控制。我们发现，4，4 '-联吡啶-金单分子结可以通过反复的结伸长和压缩在两种电导状态之间可逆地切换。使用第一性原理计算，我们将不同的测量电导状态归因于在灵活但稳定的N-Au键处的不同接触几何形状：当N-Au键垂直于导电π系统时电导低，否则电导高。吡啶-金连接所固有的这种开关机制可以形成一类新的机械活化单分子开关的基础。
2009-01-08 cond-mat.mes-hall
Molecular Switching Operation in Gate Constricted Interface of MoS$_2$ and hBN Heterostructure
用于半导体界面的组合的不同二维（2D）材料对于电可控载流子限制以实现优异的静电控制是有吸引力的。研究了多层二硫化钼和六方氮化硼（MoS $_2$ /h-BN）异质界面的输运特性，发现电荷转移开关（CTS）高度依赖于沟道中的局部栅收缩和偏压.值得注意的是，CTS被证明是控制在分子水平上通过电可调门控收缩。由于暴露十亿分之100的二氧化氮气体而导致的电导的显著变化导致10 2的高开/关比，用于完全关闭通道，因此充当分子开关。第一性原理计算进一步解释了分子CTS在器件中的作用机理。CTS的分子可调性以前没有报道在任何的范德华半导体接口。我们的发现开辟了途径，利用各种原子薄异质结构的介观输运现象，在室温下的分子开关操作。
2021-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Josephson-current induced conformational switching of a molecular quantum dot
我们讨论了一个两能级系统耦合到一个量子点接触超导源/漏电极的行为，代表一个简单的模型的分子点或断裂结的构象自由度。约瑟夫森电流被示出诱导构象变化，包括完全反转。对于小的偏压，周期性的构象运动诱导的Landau-Zener跃迁之间的Andreev状态的预测。
2008-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetic Switching of a Single Molecular Magnet due to Spin-Polarized Current
从理论上研究了自旋极化电流在铁磁金属电极间流动引起的单分子磁体（SMM）的磁开关。假设电极的磁矩与分子的易磁化轴共线且平行。电子隧穿通过磁引线之间的势垒经由交换相互作用耦合到SMM。根据费米黄金法则计算流过系统的电流以及SMM的自旋弛豫时间。结果表明，通过在两个磁电极之间施加电压，可以反转SMM的自旋。此外，开关反映在相应的电流-电压特性中。
2007-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A New Photomechanical Molecular Switch Based on a Linear π-Conjugated System
报道了一种新型光寻址分子开关的电子输运性质。开关过程依赖于一个新的概念，基于线性π-共轭动力学系统，其中的几何形状，因此，电子性质的低聚噻吩链可以可逆地修改由光化学的反-顺异构化的偶氮苯单元固定在一个侧环。电子输运测量通过自组装单层的黄金，与eGaIn顶部接触接触，显示切换与电导率高达1 E3。从头计算已被用来确定分子开关的能量最稳定的构象，相应的计算电导定性地解释了在光开关实验中观察到的趋势。
2017-05-23 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torque switching in 2D ferromagnet / topological insulator heterostructure grown by molecular beam epitaxy
拓扑绝缘体（TI）是一类通过自旋轨道矩（SOT）机制控制相邻铁磁体（FM）磁化强度的有前途的材料。然而，目前的研究结合TI与传统的FM提出了大的设备到设备的变化，导致在广泛的分布SOT幅度。已经确定，TI和FM之间的界面质量在确定SOT的性质和效率方面是至关重要的。为了优化SOT幅度并实现超低功率磁化切换，原子级平滑接口是必要的。为此，我们已经开发了一个完整的范德华FM/TI异质结的生长分子束外延。选择补偿TI（Bi0.4Sb0.6）2 Te 3和铁磁Fe 3GeTe 2（FGT）是因为它们具有优异的结晶质量、BST中的低载流子浓度以及FGT中相对较大的居里温度和垂直磁各向异性。我们通过使用谐波磁输运测量来表征SOT的大小，并表明可以在电流密度Jc < 10^10 A/m^2的情况下切换超导FGT薄膜的磁化强度。与以前使用传统FM的研究相比，我们的研究结果非常可靠，器械之间几乎没有差异。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall
Intermediate state switching dynamics in magnetic double layer nanopillars grown by molecular beam epitaxy
我们观察到一个稳定的中间电阻开关状态的电流垂直于平面几何的所有Co/Cu/Co双层纳米柱结的分子束外延生长。这种新的状态具有两个Co层磁化的平行和反平行排列的电阻之间的电阻。该状态起源于额外的面内易磁化轴，可以通过自旋转移矩切换或通过外部磁场来达到。除了自旋矩诱导的相干小角度自旋波模式，我们观察到一个广泛的微波发射光谱。后者归因于非相干磁激励，导致中间状态和两个铁磁层的平行或反平行排列之间的切换。我们的结论是，额外的磁易轴抑制了稳定的轨迹的相干大角度进动，这是没有观察到在我们的样品。
2012-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Water Induced Ferroelectric Switching: The Crucial Role of Collective Dynamics
本研究结合实验与大规模分子动力学模拟，揭示双层石墨烯纳米带通过边缘稳定锚定水团簇产生铁电效应，并展现出可用于铁电异质结构和神经形态电路的显著持久剩余场。
2023-04-19 cond-mat.mes-hall
Dual origin of defect magnetism in graphene and its reversible switching by molecular doping
通过使用电场来控制磁性的可能性是自旋电子学应用中最期望的特性之一。找到合适的材料仍然是一个难以捉摸的目标，到目前为止只找到了几个候选者。石墨烯是其中之一，并且由于其弱的自旋-轨道相互作用、通过电场效应控制电子性质的能力以及引入顺磁中心（例如空位和吸附原子）的可能性而提供了希望。在这里，我们表明，吸附原子的磁性在石墨烯是巡回的，可以通过掺杂控制，使磁矩可以打开和关闭。讨论较多的空位磁性被发现有一个双重的起源，有两个近似相等的贡献：一个来自相同的巡回磁性和其他由于断裂的债券。我们的工作表明，石墨烯的磁响应可以由场效应控制，类似于其输运和光学性质，并且自旋扩散长度可以在一定的载流子密度以上显著增强。
2013-05-10 cond-mat.mes-hall
Voltage-controlled binary conductance switching in gold-4,4'-bipyridine-gold single-molecule nanowires
利用低温机械可控断裂结技术（$T=4.2\,\text{K}$）研究了金-4，4 '-联吡啶-金单分子结。我们观察到的两个分子结合配置之间的概率电导切换，既受机械驱动，和所施加的电压。我们表明，两个电导状态的相对优势是可调的电极位移，而电压操纵引起的两个开关时间的指数加速。电压可调开关速率的详细调查提供了一个洞察可能的开关机制。
2020-06-08 cond-mat.mes-hall
Field-induced Conductance Switching by Charge-state Alternation in Organometallic Single-Molecule Junctions
通过单个分子的电荷传输可以受到位于传输路径中的氧化还原活性金属中心的电荷和自旋状态的影响。这些分子的固有性质通常通过改变分子的电化学和磁环境来解决，这一过程需要具有多个端子的复杂设置。在这里，我们表明，氧化和还原的有机金属化合物含有铁，钌或钼中心可以单独触发的电场施加到一个两端分子结。尽管所有化合物都表现出偏压依赖性滞后，但含Mo化合物还表现出突然的电压诱导电导切换，在小于1.0V的电压刺激下产生超过1000的高到低电流比。DFT计算确定了局部的，氧化还原活性分子轨道，其与电极弱耦合并且由于自旋而与引线的费米能紧密对准，极化的基态是Mo中心所特有的。这种情况打开了一个额外的缓慢和不相干的跳跃通道的运输，触发整个分子的瞬态充电效应和强滞后与前所未有的高低到高的电流比。
2016-09-05 cond-mat.mes-hall
Conductance Switching of Azobenzene-Based Self-Assembled Monolayers on Cobalt Probed by UHV Conductive-AFM
我们报道了分子光开关（偶氮苯-联噻吩衍生物，AzBT）通过巯基共价键在钴上形成自组装单分子膜。研究了超高真空下导电原子力显微镜针尖形成的分子结的电学性质。的电流-电压曲线的统计分析表明，两个不同的状态的分子电导，表明在表面上的反式和顺式偶氮苯异构体的共存。顺式异构体群体（反式异构体）在UV光照射后增加（减少）。在蓝光照射下情况相反。实验采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论（NEGF/DFT）对分子结进行第一性原理计算。理论结果考虑两个不同的分子取向的每一个异构体。而取向不影响的反式异构体的电导，它显着调制的顺式异构体的电导和所得的电导开/关比的分子结。这有助于确定在反式和顺式形式之间观察到的电流差异的起源处的分子取向。ON状态与反式异构体相关，而与其在结中的取向无关，而OFF状态被确定为顺式异构体，其偶氮苯部分相对于联噻吩核心向上折叠。实验和计算的ON/OFF电导比具有相似的数量级。这一电导率比似乎是合理的，使这些Co-AzBT分子结的一个很好的实验平台，以进一步探索自旋极化电荷输运，分子构象和分子之间的关系，钴spinterface。
2021-03-31 cond-mat.mes-hall
Gate Controlled Molecular Switch Based on Picene/F4TCNQ Charge-Transfer Material
我们表明，最近合成的电荷转移材料picene/F4 TCNQ可以用作栅压控制的分子开关。的picene/F4 TCNQ系统进行了比较与广泛的特征蒽醌为基础的分子系统，这是已知的表现出大的开关比，由于量子干涉效应。在picene/F4 TCNQ的情况下，我们发现开关比大一个数量级。此外，我们的计算表明，picene/F_4TCNQ系统的I-V特性非常类似于经典二极管。这种分子二极管的反向偏置电流可以增加两个数量级的外部栅极电压。基于密度泛函理论的计算结果表明，picene/F_4TCNQ体系形成的杂化态对体系的输运性质起着决定性的作用.我们进一步得出结论，通过杂化态的量子输运性质的调谐是一个普遍的概念，它开辟了一条新的路线走向功能材料的分子电子学。
2014-04-03 cond-mat.mes-hall
Switching and Rectification of a Single Light-sensitive Diarylethene Molecule Sandwiched between Graphene Nanoribbons
二芳基乙烯分子的“开放”和“封闭”异构体，可以在光激发时彼此之间转换，被发现具有显着不同的电流-电压特性时，夹在两个石墨烯纳米带（GNRs）。更重要的是，当一个GNR是金属性的而另一个是半导体性的时，观察到“封闭”二芳基乙烯异构体的强整流行为，整流比>10^3。令人惊讶的高整流比源于GNR的带隙和二芳基乙烯分子的最低未占分子轨道（LUMO）的偏压依赖性变化，其组合在正偏压下完全切断电流。本文的结果可能构成一类新的分子电子器件的基础。
2011-11-08 cond-mat.mes-hall
Molecular Valves for Controlling Gas Phase Transport Made from Discrete Angstrom-Sized Pores in Graphene
精确调节分子通量的数量和位置的能力在纳米级3D打印、催化和传感器设计等应用中具有价值。含有具有分子尺寸的孔的阻挡材料先前已被用于操纵气相中的分子组成，但迄今为止还不能提供通过单个孔的受控气体输送。在这里，我们表明，通过单层石墨烯中离散的埃大小的孔的气体流量可以检测到，然后使用纳米大小的金簇进行控制，这些金簇形成在石墨烯的表面上，可以迁移并部分阻塞孔。在没有金簇的样品中，我们观察到的气体渗透，我们归因于分子重排的孔隙的大小的随机切换。例如，我们的分子阀可用于开发基于分子气体通量的可控切换的分子合成的独特方法，这让人想起生物细胞膜和固态纳米孔中的离子通道。
2015-07-08 cond-mat.mes-hall
Integration of external electric fields in molecular dynamics simulation models for resistive switching devices
电阻开关器件由于其忆阻特性，作为非易失性存储器以及人工突触的有希望的候选者而引起了巨大的兴趣。定义其功能性的主要物理和化学现象由外部施加的电压和产生的电场驱动。虽然分子动力学模拟被广泛使用，以描述相应的原子长度和时间尺度上的动力学，有一个缺乏的模型，允许的实际驱动力的动力学，即外部施加的电场。这是由于当前应用的模型仅限于导电、非反应性或绝缘材料，其厚度为潜在截止半径的量级，即，10英尺。在这项工作中，我们提出了一个通用的模型，它可以特别适用于描述金属-绝缘体-金属系统的阻变现象。计算结果表明，在所选的示例系统Cu/a-SiO $_2$ /Cu的情况下，计算的电场和力分布与基本场理论的预期一致。
2018-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Investigating charge transfer dynamics at the nanoscale
在纳米尺度上获取电荷转移（CT）动力学的定量信息仍然是一个重要的科学挑战。特别是，CT过程中的单分子在表面需要进行调查，以适当地控制在各种设备。为了解决这个问题，可以利用开关分子的动力学。在这里，一个镍-四苯基卟啉吸附在Si（100）表面上被用来研究CT过程的规则的两个手性分子构象的可逆激活。通过扫描隧道显微镜（STM）的电子，分子开关的统计研究揭示了分子的两个特定位置，它们的效率得到了优化。CT机制示出传播从两个侧向芳基基团对卟啉大环诱导两个对称的吡咯分子内运动。因此，测量的开关效率可以与Markus-Joreans模型相关，以估计描述CT过程的动态的相关参数。数值模拟提供了一个精确的描述的分子构象和揭示的分子能级的CT过程中所涉及的。这种定量方法开辟了一个完全原创的方法来研究CT在纳米级。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall
High on-off conductance switching ratio in optically-driven self-assembled conjugated molecular systems
设计、合成了一种新的偶氮苯-噻吩分子开关，并将其用于金表面自组装膜的制备。“开/关”电导比高达7 × 1 E3（平均值为1.5 × 1 E3）。“开”电导状态被清楚地确定为偶氮苯部分的顺式异构体。高“开/关”比解释光诱导的，配置相关的，在电极-分子界面能量的变化（相对于电极的费米能量的分子轨道的能量位置的变化），除了在隧道势垒长度（分子的长度）的变化。第一性原理的DFT计算表明，更好的离域的前线轨道，以及更强的偶氮苯部分和电极之间的电子耦合的顺式配置的反式。测得的SAM中的分子的光电离截面接近于溶液中偶氮苯衍生物的已知值。
2010-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Electric-Field-Induced Tautomerism in Metal-Free Benziporphyrins Enables Aromaticity-Controlled Conductance Switching
Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Ins8tució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)（加泰罗尼亚研究高级学院）
无金属苯并卟啉通过电场诱导tautomerism实现芳香性可控导电性切换，展现高开关比和多态功能。
2025-12-31 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Spin Polarized Transport Through a Single-Molecule Magnet: Current-Induced Magnetic Switching
从理论上研究了自旋极化电流作用下单分子磁体的磁开关。电极之间的电荷转移通过SMM的最低未占分子轨道（LUMO）发生。通常，考虑LUMO能级的双重占据和有限的原位库仑排斥。由于LUMO能级上的电子与SMM的自旋之间存在交换相互作用，后者可以被逆转。微扰法（费米黄金法则）被用来计算电流-电压特性。分析了库仑相互作用对开关过程的影响。
2007-08-08 cond-mat.mes-hall
Engineering on-surface spin crossover: spin-state switching in a self-assembled film of vacuum sublimable functional molecule
自旋交叉（SCO）应用的实现需要研究SCO复杂分子在纳米结构环境中，特别是表面上的自旋态转换特性。除了极少数情况外，表面结合的薄分子膜的SCO由于（i）强的分子-表面相互作用和（ii）相对于本体膜中不同的分子间相互作用而被淬灭或严重改变。通过在弱相互作用表面如高取向热解石墨（HOPG）和氮化铜（CuN）上制备SCO配合物，解决了界面猝灭问题。然而，在薄SCO活性膜的分子间相互作用的工程是相当困难的。本工作提出了一种分子自组装的策略来制备具有可编程分子间相互作用的自旋可切换的表面束缚薄膜。母体复杂系统的分子工程[Fe（H $_{2}$ B（pz）$_{2}$）$_{2}$（bpy）]（pz =吡唑，bpy = 2，2 '-联吡啶）与十二烷基（$_{12}$）烷基链上生成了一个典型的两亲性功能化的、可真空升华的电荷中性的Fe $^{\rm II}$配合物[Fe（H $_{2}$ B（pz）$_{2}$）$_{2}$（C $_{12}$ -bpy）]（C $_{12}$ -bpy =十二烷基[2，2 '-联吡啶]-5-羧酸酯）。该复合物在石英玻璃/SiO $_{\rm x}$表面上的块状粉末和10 nm薄膜在块状和薄膜状态下都表现出类似的层状双层自组装/分子相互作用介导的可比较的自旋状态转换特性。这一前所未有的观察预示着良好的发展SCO的应用，特别是在分子自旋电子学。
2018-01-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electrical measurement of magnetic-field-impeded polarity switching of a ferromagnetic vortex core
涡核极性切换NiFe磁盘已被证明使用全电整流方案。仿真和实验都产生一致的损失时，在其回旋共振频率附近的高功率驱动的核心的整流信号。损耗发生的频率范围随着信号功率的增加而增长和移动，这与非线性芯动力学和由芯达到其临界速度引起的芯极性的周期性切换一致。我们证明，核心极性切换可以阻碍通过位移的核心对磁盘的边缘，增加核心刚度降低了最大可达到的核心速度。
2016-05-06 cond-mat.mes-hall
A Gd@C82-based single molecular electret device with switchable electrical polarization
表现出单分子电极化的强度切换的单分子驻极体长期以来一直被期望作为用于极小的非易失性存储器件的平台，尽管由于单分子电偶极子的差的稳定性而引起争议。在这里，我们研究的单分子器件的GdC 82，其中封装的Gd原子形成一个电荷中心，我们已经观察到了两组单电子输运稳定图之间的门控开关行为。开关操作在磁滞回线中，具有约0.5Vnm的矫顽栅极场。理论计算将这两个电导图对应于Gd原子被捕获在C82笼的两个不同位置的两个态的能级，这两个位置具有两个不同的永久电偶极子取向。两个偶极状态是稳定的各向异性能量和分离的过渡能垒为70毫电子伏。这种开关，然后访问到单个偶极子的电场驱动的重新取向，同时克服的障碍，由矫顽栅极场，并演示了一个单一的分子驻极体的创建。
2020-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mechano-switching devices from carbon wire-carbon nanotube junctions
众所周知的导电分子线，如累积多烯或聚炔，提供了用于互连分子电子电路的模型。在最近的实验中，观察到碳线桥接二维电极-石墨烯片-的出现[PRL 102，205501（2009）]，从而证明了产生累积多烯的机械方式。在这项工作中，我们研究的结构和电导性能的碳纳米管（CNT）之间的不同手性（锯齿形和扶手椅），以及相应的电导变化后拉伸悬浮。我们发现桥接CNT的碳线的几何结构类似于在石墨烯电极之间获得的碳线中实验观察到的结构。我们显示了通过改变碳丝和CNT之间的桥接位点而不破坏丝来调制电导的能力。通过cumulene线拉伸/伸长与CNT结的稳定性一起观察到的电流调制使其成为分子纳米电子学的机械开关器件的有前途的候选者。
2013-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fluctuating-time and full counting statistics for quantum transport in a system with internal telegraphic noise
许多分子结显示两个不同的电流值之间的随机电报切换，因此，这是一个重要的来源，在纳米量子输运的波动。我们调查电子波动所产生的马尔可夫主方程，识别区域的非更新行为，由于电报开关。不更新行为的特征是其中一个线索中连续的首次检测时间之间出现相关性。我们的方法，包括电报开关是一般的任何源极-分子-漏极设置，但我们考虑三种具体情况。在第一个，我们模型之间的安德森杂质和不施加磁场$B$的随机跃迁。最后两种情况通过Holstein模型将电子能级耦合到单个振动模式。然后，我们在两种振动构象之间随机切换，具有不同的电子-声子耦合和振动频率，这对应于不同的分子构象。最后，我们通过在两个不同的分子-电极耦合强度之间切换来模拟分子与电极的连接和分离。我们发现，对于所有三种情况下，包括电报过程中的主方程诱导相对较强的正相关性，皮尔逊系数$p \approx 0.5$，连续的第一次通过时间之间。这些相关性只出现，但是，当有两个显着不同的运输方案之间的电报切换，我们表明，它产生的基础物理模型。我们还发现，为了出现相关性，开关速率$ν$必须远小于电子转移速率$γ$。
2019-11-28 cond-mat.mes-hall
Silicon Oxide is a Non-Innocent Surface for Molecular Electronics and Nanoelectronics Studies
氧化硅（SiOx）已广泛用于许多电子系统中作为支撑和绝缘介质。在这里，我们展示了各种电气现象，如负微分电阻，电阻开关和电流滞后固有的一层薄薄的SiOx。这些行为可以在很大程度上模拟在分子和其他纳米材料中观察到的许多电学现象，这表明在研究以SiOx为组分的电子系统中的传导时应非常谨慎。实际的切换可以是SiOx的结果，而不是假定的分子或纳米材料组分。这些电气性能和潜在的机制进行了详细讨论。
2010-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polaronic memristor strongly coupled to electrodes
在强变形分子量子点中，由于电子-振子相互作用（EVI）产生的吸引电子关联可以克服极化子的直接库仑排斥。如果它实现了，则在弱耦合到电极的简并非绝热分子桥的I-V特性中出现切换，从而提供了一条通向超快“忆阻器”（记忆电阻器）的路线，作为未来振荡器、放大器和其他重要电路元件的基础。在这里，我们将极化子忆阻器的理论扩展到与引线强耦合的绝热MQDs，并表明MQD（或其他多级能量结构）的简并性以及极化子-极化子吸引力也是其在强耦合机制中的开关行为的必要成分。
2009-05-20 cond-mat.mes-hall
Current-induced switching of magnetic molecules on topological insulator surfaces
在拓扑绝缘体的表面或边缘处的电流本质上是自旋极化的。我们表明，这样的表面/边缘电流可用于切换的分子磁体的取向弱耦合到表面或边缘的拓扑绝缘体。对于二维拓扑绝缘体的边缘以及三维拓扑绝缘体的表面，如果分子的磁各向异性轴与电流方向适当地对准，则应用精心选择的表面/边缘电流可以导致分子的完全极化。对于一个通用的分子取向的非零，但不完整的极化。我们计算的概率分布的磁状态和开关率作为一个功能的应用电流。
2016-12-08 cond-mat.mes-hall
Dynamic switching of ferrocene and plasmonic interactions in Au/self-assembled monolayer/single Ag nanocube molecular junctions
本研究通过金/二茂铁自组装单分子层/银纳米立方体分子结，发现暗态下氧化还原切换引起磁滞与负微分电导，等离激元激发可动态调控该行为，为光控神经形态突触器件提供新思路。
2025-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Understanding and Controlling Regime Switching in Molecular Diffusion
弹道飞行（跳远）以及长寿命的粘附轨迹（长棒）会强烈影响扩散。使用统计推断技术的格兰杰因果关系的精神，我们调查的外观，在分子动力学模拟的扩散在一个原型系统，一个苯分子在石墨基板上的长跳跃和棍棒。我们发现，在某些特定的波动，但不是所有的，分子的内部自由度可以链接到无论是长跳跃或棍棒。此外，通过改变具有外部影响的这些预测因子的普遍性，可以控制分子的扩散。在这个概念验证研究中提出的方法是非常通用的，可以应用于更大和更复杂的分子。此外，预测变量可以以一般方式选择，以便在实验中可访问，使得该方法在应用中用于控制扩散是可行的。我们的研究结果还表明，数据挖掘技术可以用来调查高维非线性动力系统的相空间结构。
2014-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech nlin.CD
Ligand-based transport resonances of single-molecule magnet spin filters: Suppression of the Coulomb blockade and determination of the orientation of the magnetic easy axis
我们调查单分子磁铁晶体管（SMMT）与配体，支持运输共振。我们发现Mn 12-苯甲酸SMMs（有和没有硫醇或甲基硫醚终止）的最低未占分子轨道是在配体上，最高占据的分子轨道是在Mn 12磁芯上。我们预测SMMT中的库仑阻塞和相干共振隧穿之间的门控切换是基于这样的SMM，在两种输运状态下SMM的强自旋过滤，并且如果观察到这样的切换，那么SMM的磁易轴平行于通过SMM的电流的方向。
2011-11-22 cond-mat.mes-hall
Statistical analysis of electron-induced switching of a spin-crossover complex
本研究通过低温扫描隧道显微镜分析铁氧还蛋白类化合物的电子诱导切换机制，揭示了分子充电触发的微观机制，并预测了通过绝缘层脱耦可提高切换速率。
2025-06-16 cond-mat.mes-hall
Dynamical bi-stability of single-molecule junctions: A combined experimental/theoretical study of PTCDA on Ag(111)
对PTCDA分子在扫描隧道显微镜针尖与Ag（111）表面之间形成的分子结的动力学进行了实验和理论研究。用低温扫描隧道显微镜首次研究了PTCDA分子在两种导电状态之间的重复切换，发现其与针尖-衬底距离和外加偏压有关.使用一个极小模型的哈密顿方法结合密度泛函计算，开关被证明是有关的电子隧道通过结，逐步激发相关的化学键的散射。根据分子切换的方向，不同的分子轨道被示出为主导的运输，从而振动加热过程。这反过来又会显著影响开关速率，导致在某些条件下相对于偏置的非单调行为。在这项工作中，而不是简单地假设一个恒定的状态密度在以前的工作，它是由洛伦兹模型。这使得成功的描述这种非单调行为的开关速率，从而证明了建模的重要性，现实的状态密度。
2011-10-17 cond-mat.mes-hall
Electronic transport properties of indolyl spirooxazine/merooxazine-based light-driven molecular switch: The effect of amino/nitro substituents
应用非平衡格林函数和第一性原理密度泛函理论，研究了吲哚啉螺萘并恶嗪（SO）/吲哚啉甲基萘并恶嗪（MO）体系的电子输运性质.结果表明，MO体系的电子输运电流远大于SO体系，取代基的引入引起了体系能级的移动，较高的ON/通过在萘上引入氨基或硝基取代基，可以得到关断电流比，表明此类分子线一般都能显示出良好的开关功能，并且可以通过引入取代基灵活调节开关效率到分子。
2013-08-07 cond-mat.mes-hall
Bistability signatures in nonequilibrium charge transport through molecular quantum dots
研究了在有限电压作用下，与内部振动自由度强耦合的分子结的瞬态非平衡动力学。使用两种不同的，数值精确的技术，图解Monte Carlo和多层多组态时间依赖性Hartree方法，我们表明，通过结的稳态电流可能依赖于敏感的系统的初始准备，从而揭示了签名的双稳态。分析了偏置电压和瞬态动力学对双稳态现象的影响。此外，在nanoelectromecanical器件中的随机开关现象的可能关系进行了讨论。
2012-06-20 cond-mat.mes-hall
Electric-field Inputs for Molecular Quantum-dot Cellular Automata Circuits
量子点元胞自动机（QCA）是一种低功耗、非冯-诺依曼、通用的经典计算范例，使用无晶体管逻辑。一个基本的QCA设备称为“细胞”是由一个系统的耦合量子点与一些移动电荷。单元的电荷配置编码一个位，并且单元内的量子电荷隧穿使能器件切换。通过静电场局部联网的单元阵列形成QCA电路，其混合逻辑、存储器和互连。分子QCA实现承诺超高的器件密度，高开关速度，和室温操作。我们提出了一种新的方法来应对将比特从较大的传统器件转换为纳米级QCA分子的技术挑战。这种信号传导开始于放置在器件平面上的光刻形成的电极。跨这些电极施加的电压建立平面内电场，其选择大QCA输入电路上的位包。典型的QCA二进制线可以用于将更适合于处理的大小的更小比特分组从该输入传输到其他QCA电路。与以前的分子QCA比特输入概念相反，这种方法既不需要具有固定状态的特殊QCA单元，也不需要建立具有单电子特异性的场的纳米电极。给出了QCA范式的简要概述。示出的原理证明的仿真结果，演示了从两点QCA细胞的电路中的输入概念。重要的是，分子QCA的比特输入的这个概念可以实现对实现分子QCA的其他挑战的解决方案或提供对实现分子QCA的其他挑战的见解，例如分子器件切换的演示、分子QCA状态的读出以及分子QCA电路的布局。
2018-08-14 cond-mat.mes-hall cs.ET quant-ph
Heat Transport Hysteresis Generated through Frequency Switching of a Time-Dependent Temperature Gradient
该研究利用随机能量学框架，通过频率切换改变振荡温度梯度，显著影响纳米尺度模型的热输运滞回曲线形状，并产生收缩环等特征，为热神经形态器件设计提供启示。
2025-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
An electro-thermal computational study of conducting channels in dielectric thin films using self-consistent phase-field methodology: A view toward the physical origins of resistive switching
本文采用自洽相场方法模拟介电薄膜中导电通道的形成与湮灭，揭示电场与温度耦合下电荷畴演化及电阻开关的物理机制。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Silicon-based molecular switch junctions
与传统半导体器件的静态操作相比，分子器件中的动态构象自由度开辟了使用分子作为新型器件（诸如分子构象开关或用于分子数据存储）的可能性。具有例如两个稳定的顺式和反式异构体构型的双稳态分子，一旦夹在两个电极之间，就可以在非平衡电流响应中提供切换现象。在这里，我们模拟在硅接触形成的分子开关结，并证明电极/分子/电极配置的可调分子开关的潜力。采用基于密度泛函的紧束缚理论的非平衡格林函数方法，计算了不同异构体的电子传输、I-V特性以及势能面随反应坐标的变化.此外，为了研究分子开关在环境条件下的稳定性，在室温下进行了分子动力学（MD）模拟，并计算了沿MD路径的电导随时间的波动。我们的数值计算结果表明，顺式异构体的透射光谱比反式对应的偏置窗口内的所有两个模型分子更导电。因此，电流-电压特性显示出相同的趋势。此外，沿MD途径的时间依赖性透射波动的计算已经表明，顺式异构体中的透射总是显著大于反式对应物的透射，这表明分子开关可以预期作为稳健的分子开关组件工作。
2009-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Electronic and transport properties of azobenzene monolayer junctions as molecular switches
我们从第一性原理研究了夹在两个Au电极之间的二维偶氮苯单层的输运性质的变化。我们专注于化学吸附和物理吸附的顶部单分子层电极接触之间的传输差异。具有化学吸附顶部接触的单层结的电导在反式构型中更高，与先前一维单分子结的理论预测一致。然而，与物理吸附的顶部接触，“ON”状态具有较大的电导与顺式配置，由于减少了有效的隧穿通路从反式切换到顺式，这成功地解释了最近的实验测量偶氮苯单层结。一个简单的模型来解释电子在分子结的子系统之间的传输。我们还讨论了单层堆积密度，分子的倾斜角，和接触的几何形状上计算的传输函数的影响。特别是，我们发现，一个尖状接触与化学吸附显着影响的电流通过顺式单层，导致高度不对称的电流-电压特性，以及大的负微分电阻行为。
2012-08-06 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Reversible magnetism switching in graphene-based systems via the decoration of photochromic molecules
通过第一性原理计算，我们证明了当用光致变色分子修饰时，可以利用光可逆地控制纳米磁性系统的磁性。选择石墨烯基磁性系统和光致变色偶氮苯分子的组合作为模型系统。发现偶氮苯分子的{ \it transs}和{ \it cis}异构体可以通过光激发在彼此之间转换，对系统的磁性具有显著不同的影响。研究结果为今后设计光可控的分子尺度自旋电子器件奠定了基础。
2013-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular spintronics using noncollinear magnetic molecules
我们研究了强各向异性非共线磁性分子的自旋输运，发现非共线磁化强度对电流起着自旋开关的作用。此外，自旋电流显示提供了一个可行的路线，选择性地制备分子器件在两个简并非共线磁状态之一。自旋电流也可以用来创建一个非零密度的环形磁化在最近表征的Dy_3非共线磁体。
2009-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser controlled molecular switches and transistors
我们研究了通过弱耦合的单分子来控制光电流的可能性。一个主方程的方法通过一个分子的运输相结合的Floquet理论的时间依赖性的分子。这产生了一个有效的数值方法来评估的电流通过时间依赖性的纳米结构中存在的一个有限的外部电压。我们提出了在适当调节激光场驱动的二端和三端分子电子器件中的可调谐光电流开关，即一类新型的分子晶体管。
2002-05-22 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Bistable hysteresis and resistance switching in hydrogen gold junctions
H2-Au分子结的电流-电压特性在40 mV的特征电压附近表现出有趣的台阶。令人惊讶的是，我们发现一个滞后连接到这些步骤与一个典型的时间尺度> 10 ms。这个时间常数的比例线性的结中消耗的功率超过偏置功率P_s = IV_s。我们建议，滞后是有关的振动加热的分子在结和周围的氢分子。值得注意的是，我们可以设计我们的结，使滞后的特征时间变成>天。我们证明，可靠的开关设备可以从这样的结。
2009-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terphenylthiazole-based self-assembled monolayers on cobalt with high conductance photo-switching ratio for spintronics
合成了两种新的三联苯噻唑类光开关分子，并分别在金电极和铁磁钴电极上自组装成单分子膜。超高真空中导电原子力显微镜探测的电子输运性质揭示了光致闭合（c）形式的电导大于开放（o）形式的电导。我们报告了一个前所未有的电导率比高达380之间的封闭和开放的形式对钴的分子与锚定基团（硫醇）的噻唑单元的两个N原子的一侧。这个结果是合理的密度泛函理论（DFT）计算耦合到非平衡格林函数（NEGF）形式主义。这些计算表明，在封闭形式的高电导是由于三联苯噻唑分子和Co电极之间的强电子耦合，表现为在费米能的Co电极的共振透射峰与大的加宽。对于在金电极上自组装的相同分子，没有观察到这种行为。这些高电导率使这些钴基分子结有吸引力的候选人，开发和研究开关分子自旋电子器件。
2022-03-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Conductance of a photochromic molecular switch with graphene leads
我们报告了一个完整的自洽从头计算的电导的二芳基乙烯基分子开关与两个石墨烯电极。我们的结果显示了分子的共振态、电极态密度和石墨烯独特的特征（如边缘态）的贡献。电导率被发现是显着不同的两个光致变色异构体在零和有限的外加偏压。此外，我们指出的可能性，造成开关的应用程序之间的两个电极的大电势差。
2011-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multilevel Resistance Switching and Enhanced Spin Transition Temperature in Single Molecule Spin Crossover Nanogap Devices
自旋交叉（SCO）分子是一种在分子自旋电子学中具有应用前景的双稳态磁开关。然而，很少有人知道一个单一的SCO分子的开关效应时，它被限制在两个金属电极之间。在这里，我们研究的开关特性的[Fe（III）（EtOSalPet）（NCS）] SCO分子，是专门为表面沉积和绑定到只有一个金电极的纳米间隙设备。对含有电迁移金的SCO分子断裂结的温度依赖性电导率测量表明，在低于200 K的温度下，两个电阻状态之间的电压无关的电报样切换。的转变温度是非常不同的转变温度83 K，发生在一个块体薄膜相同的材料。这表明单个分子不再保持大体积合作SCO现象，并且表面相互作用急剧增加SCO现象的温度。这项工作的另一个关键发现是，一些器件显示出在多个电阻水平之间切换。我们提出，在这种情况下，两个SCO分子存在于纳米间隙内，都参与电子传输和开关。
2020-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light-stimulable molecules/nanoparticles networks for switchable logical functions and reservoir computing
我们报告的制造和电子输运性质的纳米粒子自组装网络（NPSAN）的分子开关（偶氮苯衍生物）互连的Au纳米粒子，我们展示了光驱动的开关逻辑操作相关的光控开关的分子。开关良率高达74%。我们还表明，这些NPSAN是倾向于光刺激水库计算。在这些高度连接和经常性的分子结网络中，电子输运和动力学的复杂非线性表现出库计算（RC）方法所需的丰富的高次谐波产生（HHG）。逻辑函数和HHG由分子在光照下的异构化控制。这些结果，在半导体器件中没有直接的类似物，为非常规计算中的分子电子学开辟了新的前景。
2018-08-07 cond-mat.mes-hall cs.ET physics.app-ph
