Cooling molecular electronic junctions by AC current
在分子电子结中流动的电子电流将大量的能量耗散到振动自由度，使化学键应变和断裂，并且通常迅速破坏分子器件的完整性。分子电子结臭名昭著的机械不稳定性严重限制了性能和寿命，并对单分子电子的技术可行性提出了质疑。在这里，我们提出了一个实用的计划，通过应用程序的交流电压在一个大的，静态的操作直流电压偏置冷却的分子振动温度。使用非平衡格林函数，我们计算的粘性和扩散系数所经历的核周围的周期性驱动，载流电子的非平衡“海”。通过平衡粘滞系数和扩散系数，推导出了有效分子结温。我们的计算表明，在保持相同的平均电流的同时，实现超过40%的分子结温度冷却的机会。
2020-09-24 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Molecular nanoplasmonics: self-consistent electrodynamics in current carrying junctions
我们考虑了外加含时电磁场作用下的偏置分子结。我们讨论了局部场的形成，由于表面等离子体激元激发的接触和分子的响应。采用现实的参数，我们证明，这种自洽的治疗是至关重要的适当描述的交界处的输运特性。
2012-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Telegraph noise in Markovian master equation for electron transport through molecular junctions
提出了一种求解含随机电报噪声量子输运的马尔可夫主方程的理论方法。将概率看作随机电报过程的泛函，利用Novikov泛函方法将随机主方程转化为确定性微分方程组。然后在Laplace空间中求解该方程，得到了随机过程实现系综上平均的概率向量的表达式。我们应用该理论研究了电报噪声在分子结输运性质中的表现。我们考虑了共振能级分子中的量子电子输运以及具有电子-振动相互作用的分子结中的极化态输运。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Energy-dependent resonance broadening in symmetric and asymmetric molecular junctions from an ab initio non-equilibrium Green's function approach
有机-无机界面的电子结构通常以源自耦合到连续铅态的离散分子轨道的共振为特征。一个例子是分子结，单个分子桥接电极，其中这种共振的形状和峰值能量决定了结电导、热电势、I-V特性和相关的传输特性。在非共振相干隧穿主导传输的分子结中，通常假设透射函数中的共振峰是具有能量无关加宽参数$Γ$的洛伦兹函数。在这里，我们定义了一个新的能量相关的共振加宽函数，$Γ(E)$，非厄米矩阵，它可以描述一个更复杂的，非洛伦兹性质的共振的对角化的基础上，可以分解成组件与左，右铅，分别。我们计算这个数量通过一个\emph{ab initio}非平衡格林函数的方法，基于密度泛函理论的对称和不对称的分子结，并表明，我们的定义$Γ(E)$，结合Breit-Wigner公式，再现从DFT-NEGF计算的传输。通过一系列的例子，我们说明了这种方法可以揭示新的光的实验和理解的结输运性质的分子轨道。
2014-08-22 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Classifying destructive quantum interference in molecular junctions: Towards molecular quantum rulers
本文通过四能级模型对分子结中的相消量子干涉进行分类，发现其可出现在标准轨道规则禁止的区域，表明合理分子设计有望构建高灵敏度的分子量子标尺。
2025-05-30 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
A model for dynamical solvent control of molecular junction electronic properties
分子结的电子输运性质的实验测量通常在溶剂中进行。溶剂-分子耦合和溶剂的物理性质可用作外部刺激以控制通过分子的电流。本文提出了一个在电流的非平衡格林函数计算中考虑溶剂-分子相互作用动力学效应的模型。溶剂被认为是一个宏观的偶极矩，重定向随机和相互作用的电子隧穿通过分子结。在时域中求解了电子格林函数的Keldysh-Kadanoff-Baym方程，然后用Furutsu-Novikov方法对转动变量的随机实现进行平均，以精确封闭无限阶随机关联函数。发达国家的理论需要使用宽带近似以及溶剂的自由度的经典治疗。该理论被应用到一个模型分子结。结果表明，不仅分子结和溶剂之间的静电相互作用，而且溶剂粘度可以用来控制结的电性能。旋转偶极矩的排列打破了传输的粒子-空穴对称性，有利于空穴或电子输运通道，这取决于排列电位。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Vibrational Heat Transport in Molecular Junctions
我们回顾了分子结几何中振动能量转移的研究，包括一个分子桥接两个热库，固体或大的化合物。这种设置是感兴趣的分子电子学，热电和纳米声学的应用，并解决经典和量子传输理论中的基本问题。计算表明，系统的大小，无序，结构，维数，内部非谐性，接触相互作用和量子相干效应，是相互作用的因素，以确定主要的机制（弹道/扩散），有效性（差/好）和功能性（线性/非线性）的热传导在纳米级。本文综述了分子结中量子传热的最新实验和相关计算。我们叙述的Landauer方法，适合弹性（谐波）声子输运的研究，并概述了技术，将分子非谐性。理论方法与例子一起说明达到控制振动热传导分子的挑战。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Phononic heat transport in molecular junctions: quantum effects and vibrational mismatch
热传输的问题普遍存在于各种技术中，例如发电、冷却、电子和热电。在本文中，我们提倡应用量子自洽水库方法，这是基于广义量子朗之万方程，研究声子在分子结中的热传导。该方法模拟声子-声子散射过程，同时考虑到量子效应和远离平衡（大温差）的条件。我们测试的方法的适用性，通过模拟与一维分子夹在固体表面之间的分子结的热导。我们的结果满足预期的行为的非简谐链的热导作为长度，声子散射率和温度的函数，从而验证了计算方案。此外，我们研究了固体声子谱之间的振动失配对分子结中传热特性的影响。在这里，我们揭示了振动非谐性的双重作用：由于多重散射过程，它提高了结的电阻，但它通过使声子复合和衰变过程促进了振动失配的能量传输。
2018-10-24 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Nonadiabatic corrections to electric current in molecular junction due to nuclear motion at the molecule-electrode interfaces
我们提出了量子电子输运理论，该理论在计算电流时考虑了电极-分子界面上原子运动的动力学效应。该理论是基于非平衡格林函数。我们在快相对时间和慢中心时间的格林函数中分离时间尺度。关于中心时间的导数在理论中充当小参数。我们使用Wigner表示实时求解分子格林函数的Kadanoff-Baym方程，并保持项关于中心时间导数的二阶。分子格林函数和因此的电流被表示为分子结坐标以及分子-电极界面核的速度和加速度的函数。我们应用该理论模拟了一个分子系统，研究了非绝热核运动对分子结电导率的影响。
2018-07-19 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Atomically wired molecular junctions: Connecting a single organic molecule by chains of metal atoms
使用断裂结技术，我们发现了一个明确的签名形成的导电混合结组成的一个单一的有机分子（苯，萘或蒽）连接到链的铂原子。混合结表现出类似金属的电导（~0.1- 1G 0），这是相当不敏感的进一步延长额外的原子。在低偏置电压下，混合结可以被显著拉长，超过裸露原子链的长度。从头计算结果表明，苯基杂化结具有显着的结合能和高的结构灵活性，这可能有助于在延伸过程中的杂化结的生存。杂化结的制备为结合原子链和有机分子的不同性质以实现一类新的原子尺度界面开辟了道路。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Optical spectroscopy of molecular junctions: Nonequilibrium Green's functions perspective
我们从量子输运的角度考虑了分子结的光谱学，辐射场被量子化，系统的光学响应被模拟为光子通量。使用精确的表达式内的非平衡格林函数（NEGF）的方法，并利用四阶图解微扰理论在分子耦合辐射场，我们进行模拟采用现实的参数导出的光子和电子通量。模拟结果进行了比较裸微扰理论（PT）通常采用在非线性光学光谱学的研究，光学过程进行分类。我们发现，裸PT违反守恒定律，而通量守恒NEGF配方混合光学过程。
2016-01-20 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Energy, work, entropy and heat balance in Marcus molecular junctions
我们提出了一个一致的理论能量平衡和转换在一个单分子结与强相互作用之间的电子之间的分子连接器（点）和声子在核环境中的马库斯型电子跳跃过程占主导地位的电子输运。结果表明，伴随着电子跳跃能量交换的电极和核（分子和溶剂）环境之间的环境重组和弛豫可能会带来一个温和的局部冷却，后者在偏置系统。分析了周期性驱动的点能级对系统中热传输和功率产生的影响，并证明了准静态范围内和准静态范围外的能量守恒。最后，提出并讨论了一个基于Marcus单分子结的原子尺度发动机模型。
2020-01-18 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Neuromorphic heat transport effects in a molecular junction
本文利用非平衡分子动力学模拟和随机热力学研究分子结在时变周期性温度梯度下的能量输运，发现其具有热输运滞后这一记忆效应，为热神经形态计算机的设计提供了潜在途径。
2025-10-13 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Polariton assisted down-conversion of photons via nonadiabatic molecular dynamics: a molecular dynamical Casimir effect
对3，3 '-二乙基-2，2'-噻炔碘化物分子在光学微腔中光致异构化的量子动力学进行了理论研究。通过量子拉比哈密顿量将分子耦合到单腔模，并使用多组态含时Hartree方法（MCTDH）求解相应的含时薛定谔方程。我们表明，对于单分子强耦合的光子模式，非绝热分子动力学产生混合的极化激元流形与不同数量的激发，而不需要反转的光物质耦合条款。因此，在{ \it cis}构型的分子的电子激发导致在异构化时产生{ \it transs}构型的光子对。讨论了这种现象在集体强光-物质耦合制度下工作的条件，并根据微腔内两个分子的模拟，发现对于本系统是不可行的。然而，我们的发现提出了一种新的机制，即在没有超强耦合的情况下，通过利用极化激元结构中出现的涌现分子动力学来实现光子下转换。
2019-09-28 physics.chem-ph quant-ph
Semi-Supervised Junction Tree Variational Autoencoder for Molecular Property Prediction
Simon Fraser University（西蒙弗雷泽大学）
分子表示学习对于解决许多药物发现和计算化学问题至关重要。由于分子结构的复杂性和化学空间的广阔性，这是一个具有挑战性的问题。分子的图形表示比传统的表示（如分子指纹）更具表现力。因此，它们可以提高机器学习模型的性能。我们提出了SeMole，一种增强连接树变分自编码器的方法，这是一种最先进的分子图生成模型，具有半监督学习。SeMole旨在通过利用未标记数据来提高标记数据有限时分子性质预测的准确性。我们强制该模型生成分子图的条件下，通过将属性的潜在表示的目标属性。我们提出了一个额外的预训练阶段，以改善我们的半监督生成模型的训练过程。我们使用三种不同的分子特性对ZINC数据集进行了实验评估，并证明了半监督的好处。
2023-01-15 cs.LG physics.chem-ph
Light-induced current in molecular junctions: Local field and non-Markov effects
我们考虑了一个与接触耦合的二能级系统作为外激光脉冲作用下的电荷泵模型。该模型代表了一个电荷转移分子在一个结，是以前发表的结果的推广[B。D. Fainberg，M. Jouravlev和A.尼赞B76，245329（2007）]。考虑到现实的结的几何形状和非马尔可夫响应的分子的局部场的影响内的时域有限差分法（FDTD）和轮廓上的运动方程（EOM）配方，分别。我们的数值模拟相比，以前发表的结果。
2011-03-16 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Quantifying the relative molecular orbital alignment for molecular junctions with similar chemical linkage to electrodes
估计的前沿分子轨道之间的相对对齐，占主导地位的电荷传输通过单分子结的理论是一个挑战。这就需要超越密度泛函理论所提供的广泛使用的框架的方法，在该框架中，科恩-沙姆“轨道”被视为真正的分子轨道，而事实并非如此。在本文中，我们报告了通过量子化学计算获得的结果，包括EOM-CCSD（运动方程耦合簇单和双），这是最先进的量子化学中等大小的分子，如这里考虑的。这些理论结果与从基于4，4 '-联吡啶和1，4-二氰基苯的结的实验中提取的相对于电极费米能的分子轨道能量偏移的数据进行了验证。
2015-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Sharp negative differential resistance from vibrational mode softening in molecular junctions
我们揭示了高偏压下单分子电子器件中振动模软化的关键作用。我们的理论分析进行了一个极小模型的分子结，由于二次电子振动耦合产生的模式软化，并通过开发一个平均场的方法。研究发现，二次电子-振动耦合系数的负符号在高压下可以实现峰谷比大的尖锐负微分电阻效应。计算的电流-电压特性，获得的硝基取代的寡（苯乙炔）结的从头算参数的基础上，同意非常好的测量。我们的研究结果表明，振动模式软化是一个至关重要的影响，在高电压下，潜在的NDR，一个实质性的二极管效应，和载流分子结的击穿。
2020-05-22 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
The Density Matrix Renormalization Group in Chemistry and Molecular Physics: Recent Developments and New Challenges
在过去的二十年里，密度矩阵重整化群（DMRG）作为一种创新的量子化学方法，其理论框架与传统的电子结构方法有很大的不同。量子化学DMRG的发展非常迅速：它已经成为大规模多构型计算的参考方法之一。这种观点讨论了DMRG的主要特点，突出了它的优点和缺点，也与其他新的方法相比。该方法是根据其历史发展，从其最初的配方，其最近的应用程序。详细讨论了恢复动态相关性的可能途径。新兴的新领域的DMRG的应用进行了探讨，特别是其随时间变化的配方和振动光谱的应用。
2020-01-20 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Conductance Properties of Carbon-Based Molecular Junctions
我们提出了一个全面的研究石墨电极之间的低聚物纳米结的非共振电导谱的性质。通过采用基于第一性原理的方法和量子传输的Landauer方法，我们确定了分子结组件的电子结构如何反映在这些系统的电子输运中。对于几乎所有的能量内的相应的理想化的聚合物链的导电间隙，我们表明：a）的隧穿电导的逆衰减长度本质上是由复杂的能带结构的分子线，尽管超短的低聚物长度的几个单体单元，和b）的接触电导至关重要地取决于在金属侧和实现的界面接触的局部态密度。
2004-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Exact analytic formula for conductance predicting a tunable Sommerfeld-Arrhenius thermal transition within a single-step tunneling mechanism in molecular junctions subject to mechanical stretching
我们表明，电导$G$的分子隧道结中的电荷传输是由一个单一的能级可以表示在封闭的解析形式，这是准确和有效的，在任意温度$T$和模型参数值。在此基础上，我们表明，单步隧穿机制是兼容的连续的热转变，从弱$T$依赖的$G$在低$T$（索末菲制度），以近指数$1/T$依赖的$G$在高$T$（类Arrhenius制度）。我们预测，这种Sommerd-Arrhenius转变可以在真实的分子结中观察到（例如，基于二萘嵌苯二酰亚胺），并且可以连续调节，例如，通过机械拉伸。
2022-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Controlling local currents in molecular junctions
分析了非平衡约束和退相对分子结环流的影响。循环电流是量子效应的表现形式，并且可以由外部施加的偏压或通过分子系统的外部磁场引起。在对称Aharonov-Bohm环中，键电流有两种贡献：偏压驱动和磁场驱动。我们分析了这两个贡献之间的竞争，并表明，作为一个结果，通过一个分支的电流可以被完全抑制。然后，我们研究了不对称性（作为化学取代的结果）对分子内部的电流通路的影响，并通过调整取代基的耦合强度（在有限偏压下）来研究不对称性诱导的循环电流（没有磁场）。
2016-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.chem-ph
Lead Geometry and Transport Statistics in Molecular Junctions
我们提出了一个数值精确的研究电荷输运及其波动通过分子结驱动的平衡由偏置电压，使用尺蠖量子蒙特卡罗（iQMC）方法。在展示了如何使用该技术来解决任何引线几何形状之后，我们集中在一维链上作为示例。有限的带宽的引线被证明是影响运输性质的方式，不能完全捕获的量子主方程：特别是，我们揭示了一个相互作用引起的运输渠道，是可见的在所有电压的加宽，并显示如何波动的电流是一个更敏感的探针比平均电流的这种效果。
2019-06-26 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.comp-ph
Dichotomy between Level Broadening and Level Coupling to Electrodes in Large Area EGaIn Molecular Junctions
本研究以金表面氟封端低聚苯SAM为例，验证单能级模型可复现大面积EGaIn分子结的I-V曲线，并揭示分子轨道-电极耦合与轨道展宽的二分性，且展宽与SAM覆盖度及轨道倾角相关。
2024-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Stochastic Simulation of Nonequilibrium Heat Conduction in Extended Molecule Junctions
了解分子结中的声子热输运过程是纳米热传导和操纵领域的核心问题。在这里，我们提出了一个随机非均衡分子动力学模拟框架，研究热传输过程中的分子结和超越线性响应制度。我们使用扩展的分子模型过滤马尔可夫热库通过中间基板区域，提供一个现实的和可控的有效浴光谱密度。在频域上，对连接金基底的烷烃二醇分子的计算结果与以前的非平衡格林函数计算结果一致，并与最近的实验测量结果相符（例如，对于单分子结中的烷二硫醇，热导率约为20 pW/K）比较了使用全分子力场的经典MD模拟和基于相同力场的谐波部分的量子Landauer型计算，计算结果的相似性表明，在低频范围内，热输运是由模态主导的。不同长度的多炔的热传导模拟阐明了分子共轭对热输运的影响。
2019-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Can tunneling current in molecular junctions be so strongly temperature dependent to challenge a hopping mechanism? Analytical formulas answer this question and provide important insight into large area junctions
本文推导任意偏压与温度下单一能级介导的分子结隧穿电流解析公式，揭示隧穿电流也可呈强温度依赖，并据此估算大面积 EGaIn 结中有效载流分子比例。
2023-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
