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Estimation of {\pi}-{\pi} Electronic Couplings from Current Measurements

Authors :
Akira Fujiwara
Yoann Olivier
Jérôme Cornil
Jérôme Rech
Ragavendran Sivakumarasamy
Philippe Leclère
Nicolas Clement
J.P. Nys
Olivier Alévêque
Eric Levillain
Thierry Martin
Dominique Vuillaume
Kacem Smaali
Valentin Diez-Cabanes
Didier Theron
Jorge Trasobares
Thibaut Jonckheere
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520 (IEMN)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Ecole Centrale de Lille-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)
Centre de Physique Théorique - UMR 7332 (CPT)
Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
CPT - E6 Nanophysique
Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
MOLTECH-ANJOU (MOLTECH-ANJOU)
Université d'Angers (UA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Univ Mons, Lab Chem Novel Mat, Belgium
Université de Mons (UMons)
NTT Basic Research Laboratories [Tokio]
NTT Basic Research Laboratories
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN)
Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)
MOLTECH-Anjou
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université d'Angers (UA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Nano and Microsystems - IEMN (NAM6 - IEMN)
Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)
Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA)
Renatech Network
ANR-11-EQPX-0015,Excelsior,Centre expérimental pour l'étude des propriétés des nanodispositifs dans un large spectre du DC au moyen Infra-rouge.(2011)
European Project: 317116,EC:FP7:PEOPLE,FP7-PEOPLE-2012-ITN,NANOMICROWAVE(2013)
European Project: 642196,H2020,H2020-MSCA-ITN-2014,iSwitch(2015)
Université d'Angers (UA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Nanostructures, nanoComponents & Molecules - IEMN (NCM - IEMN)
Source :
Nano Letters, Nano Letters, American Chemical Society, 2017, 17 (5), pp.3215. ⟨10.1021/acs.nanolett.7b00804⟩, Nano Letters, 2017, 17 (5), pp.3215. ⟨10.1021/acs.nanolett.7b00804⟩
Publication Year :
2017

Abstract

The {\pi}-{\pi} interactions between organic molecules are among the most important parameters for optimizing the transport and optical properties of organic transistors, light-emitting diodes, and (bio-) molecular devices. Despite substantial theoretical progress, direct experimental measurement of the {\pi}-{\pi} electronic coupling energy parameter t has remained an old challenge due to molecular structural variability and the large number of parameters that affect the charge transport. Here, we propose a study of {\pi}-{\pi} interactions from electrochemical and current measurements on a large array of ferrocene-thiolated gold nanocrystals. We confirm the theoretical prediction that t can be assessed from a statistical analysis of current histograms. The extracted value of t ca. 35 meV is in the expected range based on our density functional theory analysis. Furthermore, the t distribution is not necessarily Gaussian and could be used as an ultrasensitive technique to assess intermolecular distance fluctuation at the subangstr\"om level. The present work establishes a direct bridge between quantum chemistry, electrochemistry, organic electronics, and mesoscopic physics, all of which were used to discuss results and perspectives in a quantitative manner.<br />Comment: Nano Lett (2017), full text and supporting information

Details

Language :
English
ISSN :
15306984 and 15306992
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nano Letters, Nano Letters, American Chemical Society, 2017, 17 (5), pp.3215. ⟨10.1021/acs.nanolett.7b00804⟩, Nano Letters, 2017, 17 (5), pp.3215. ⟨10.1021/acs.nanolett.7b00804⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....427f2a629be25f4b7917d8fc51fee43e
Full Text :
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.7b00804⟩