Reversible bistable switching in nanoscale thiol-substituted oligoaniline molecular junctions

Nano Letters

Volumn 5, Issue 12, 2005, Pages 2365-2372

  Cai, Lintao ^a   Cabassi, Marco A ^a   Yoon, Heayoung ^a   Cabarcos, Orlando M ^b   McGuiness, Christine L ^b   Flatt, Austen K ^c   Allara, David L ^b   Tour, James M ^c   Mayer, Theresa S ^a  

^a The Pennsylvania State University   (United States)

^b PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

^c RICE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

MOLECULAR JUNCTIONS; SATURATED DODECANE; SUB-40-NM-DIAMETER METAL NANOWIRES; THIOL-SUBSTITUTED OLIGOANILINE MOLECULAR JUNCTIONS;

ELECTRIC CONDUCTANCE; ELECTRIC POTENTIAL; ELECTRON TUNNELING; OLIGOMERS; SWITCHING; VIBRATION MEASUREMENT;

NANOSTRUCTURED MATERIALS;

ANILINE DERIVATIVE; NANOTUBE; THIOL DERIVATIVE;

ARTICLE; CHEMISTRY; ELECTRIC CONDUCTIVITY; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRONICS; EQUIPMENT; EQUIPMENT DESIGN; INSTRUMENTATION; MATERIALS TESTING; METHODOLOGY; NANOTECHNOLOGY; SEMICONDUCTOR; SIGNAL PROCESSING; ULTRASTRUCTURE;

ANILINE COMPOUNDS; ELECTRIC CONDUCTIVITY; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRONICS; EQUIPMENT DESIGN; EQUIPMENT FAILURE ANALYSIS; MATERIALS TESTING; NANOTECHNOLOGY; NANOTUBES; SEMICONDUCTORS; SIGNAL PROCESSING, COMPUTER-ASSISTED; SULFHYDRYL COMPOUNDS;

EID: 30644463970     PISSN: 15306984     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl051219k     Document Type: Article

References (56)

1. Goldstein, S. C.; Schmit, H.; Budiu, M.; Cadambi, S.; Moe, M.; Taylor, R. R. Computer 2000, 33, 70.
2. Stan, M. R.; Franzon, P. D.; Goldstein, S. C.; Lach, J. C.; Ziegler, M. M. Proc. IEEE 2003, 91, 1940.
3. Joachim, C.; Gimzewski, J. K.; Aviram, A. Nature 2000, 408, 541.
4. Nitzan, A.; Ratner, M. A. Science 2003, 300, 1384.
5. Rakshit, T.; Liang, G. C.; Ghosh, A. W.; Datta, S. Nano Lett. 2004, 4, 1803.
6. Chen, Y. C.; Zwolak, M.; Di Ventra, M. Nano Lett. 2005, 5, 621.
7. Andres, R. P.; Bein, T.; Dorogi, M.; Feng, S.; Henderson, J. I.; Kubiak, C. P.; Mahoney, W.; Osifchin, R. G.; Reifenberger, R. Science 1996, 272, 1323.
8. Bumm, L. A.; Arnold, J. J.; Cygan, M. T.; Dunbar, T. D.; Burgin, T. P.; Jones, L.; Allara, D. L.; Tour, J. M.; Weiss, P. S. Science 1996, 271, 1705.
9. Reed, M. A.; Zhou, C.; Muller, C. J.; Burgin, T. P.; Tour, J. M. Science 1997, 278, 252.
10. Zhou, C.; Deshpande, M. R.; Reed, M. A.; Jones, L.; Tour, J. M. Appl. Phys. Lett. 1997, 71, 611.
11. Cui, X. D.; Primak, A.; Zarate, X.; Tomfohr, J.; Sankey, O. F.; Moore, A. L.; Moore, T. A.; Gust, D.; Harris, G.; Lindsay, S. M. Science 2001, 294, 571.
12. Holmlin, R. E.; Haag, R.; Chabinyc, M. L.; Ismagilov, R. F.; Cohen, A. E.; Terfort, A.; Rampi, M. A.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5075.
13. Kushmerick, J. G.; Holt, D. B.; Pollack, S. K.; Ratner, M. A.; Yang, J. C.; Schull, T. L.; Naciri, J.; Moore, M. H.; Shashidhar, R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10654.
14. Mbindyo, J. K. N.; Mallouk, T. E.; Mattzela, J. B.; Kratochvilova, I.; Razavi, B.; Jackson, T. N.; Mayer, T. S. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4020.
15. Reichert, J.; Ochs, R.; Beckmann, D.; Weber, H. B.; Mayor, M.; von Lohneysen, H. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 176804.
16. Wold, D. J.; Haag, R.; Rampi, M. A.; Frisbie, C. D. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 2813.
17. Loo, Y. L.; Lang, D. V.; Rogers, J. A.; Hsu, J. W. P. Nano Lett. 2003, 3, 913.
18. Tour, J. M.; Cheng, L.; Nackashi, D. P.; Yao, Y. X.; Flatt, A. K.; St Angelo, S. K.; Mallouk, T. E.; Franzon, P. D. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13279.
19. Selzer, Y.; Cabassi, M. A.; Mayer, T. S.; Allara, D. L. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4052.
20. Chen, J.; Reed, M. A.; Rawlett, A. M.; Tour, J. M. Science 1999, 286, 1550.
21. Le, J. D.; He, Y.; Hoye, T. R.; Mead, C. C.; Kiehl, R. A. Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 5518.
22. Guisinger, N. P.; Basu, R.; Greene, M. E.; Baluch, A. S.; Hersam, M. C. Nanotechnology 2004, 15, S452.
23. Salomon, A.; Arad-Yellin, R.; Shanzer, A.; Karton, A.; Cahen, D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11648.
24. Metzger, R. M. Synth. Met. 2001, 124, 107.
25. Collier, C. P.; Mattersteig, G.; Wong, E. W.; Luo, Y.; Beverly, K.; Sampaio, J.; Raymo, F. M.; Stoddart, J. F.; Heath, J. R. Science 2000, 289, 1172.
26. Gittins, D. I.; Bethell, D.; Schiffrin, D. J.; Nichols, R. J. Nature 2000, 408, 67.
27. Donhauser, Z. J.; Mantooth, B. A.; Kelly, K. F.; Bumm, L. A.; Monnell, J. D.; Stapleton, J. J.; Price, D. W.; Rawlett, A. M.; Allara, D. L.; Tour, J. M. ; Weiss, P. S. Science 2001, 292, 2303.
28. Blum, A. S.; Kushmerick, J. G.; Long, D. P.; Patterson, C. H.; Yang, J. C.; Henderson, J. C.; Yao, Y. X.; Tour, J. M.; Shashidhar, R.; Ratna, B. R. Nat. Mater. 2005, 4, 167.
29. Chen, F.; He, J.; Nuckolls, C.; Roberts, T.; Klare, J. E.; Lindsay, S. Nano Lett. 2005, 5, 503.
30. Flatt, A. K.; Tour, J. M. Tetrahedron Lett. 2003, 44, 6699.
31. Cai, L. T.; Skulason, H.; Kushmerick, J. G.; Pollack, S. K.; Naciri, J.; Shashidhar, R.; Allara, D. L.; Mallouk, T. E.; Mayer, T. S. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 2827.
32. Selzer, Y.; Cai, L. T.; Cabassi, M. A.; Yao, Y. X.; Tour, J. M.; Mayer, T. S.; Allara, D. L. Nano Lett. 2005, 5, 61.
33. -1.
34. Smith, P. A.; Nordquist, C. D.; Jackson, T. N.; Mayer, T. S.; Martin, B. R.; Mbindyo, J.; Mallouk, T. E. Appl. Phys. Lett. 2000, 77, 1399.
35. Wold, D. J.; Frisbie, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5549.
36. Seminario, J. M.; De la Cruz, C. E.; Derosa, P. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5616.
37. Chen, J.; Calvet, L. C.; Reed, M. A.; Carr, D. W.; Grubisha, D. S.; Bennett, D. W. Chem. Phys. Lett. 1999, 313, 741.
38. Lau, C. N.; Stewart, D. R.; Williams, R. S.; Bockrath, M. Nano Lett. 2004, 4, 569.
39. Stewart, D. R.; Ohlberg, D. A. A.; Beck, P. A.; Chen, Y.; Williams, R. S.; Jeppesen, J. O.; Nielsen, K. A.; Stoddart, J. F. Nano Lett. 2004, 4, 133.
40. Lindfors, T.; Ivaska, A. J. Electroanal. Chem. 2002, 535, 65.
41. Evans, R. G.; Klymenko, O. V.; Hardacre, C.; Seddon, K. R.; Compton, R. G. J. Electroanal Chem. 2003, 556, 179.
42. Segal, D.; Nitzan, A.; Davis, W. B.; Wasielewski, M. R.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 3817.
43. Kittel, C. Introduction to Solid State Physics, 7th ed; John Wiley & Sons: New York, 1996.
44. Reed, M. A.; Chen, J.; Rawlett, A. M.; Price, D. W.; Tour, J. M. Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 3735.
45. Li, C.; Zhang, D. H.; Liu, X. L.; Han, S.; Tang, T.; Zhou, C. W.; Fan, W.; Koehne, J.; Han, J.; Meyyappan, M.; Rawlett, A. M.; Price, D. W.; Tour, J. M. Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 645.
46. Kushmerick, J. G.; Lazorcik, J.; Patterson, C. H.; Shashidhar, R.; Seferos, D. S.; Bazan, G. C. Nano Lett. 2004, 4, 639.
47. Wang, W. Y.; Lee, T.; Kretzschmar, I.; Reed, M. A. Nano Lett. 2004, 4, 643.
48. Gregory, S. Phys. Rev. B 1991, 44, 12868.
49. Weber, H. B.; Haussler, R.; von Lohneysen, H.; Kroha, J. Phys. Rev. B 2001, 6316, 165426.
50. Shacklette, L. W.; Wolf, J. F.; Gould, S.; Baughman, R. H. J. Chem. Phys. 1988, 88, 3955.
51. Boyer, M. I.; Quillard, S.; Louarn, G.; Froyer, G.; Lefrant, S. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 8952.
52. DFT calculations at the 6-31G*//B3PW91 level of theory showed four different optimized geometries with energies ranging over a 0.4 kJ/mol spread. This result suggests that the potential energy surface of the isolated dimer is relatively flat, leading to a large number of accessible conformations. The frequency calculations also provided a good match to the spacings in the observed IR spectra of SAM (1b) on planar Au and Pd. Full details of these calculations and characterization of the monolayers will be reported elsewhere: McGuiness, C. L.; Cabarcos, O. M., Flatt, A. K., Cai, L. T., Tour, J. M., Mayer, T. S., Allara, D. L., manuscript in preparation.
53. Grossmann, B.; Heinze, J.; Moll, T.; Palivan, C.; Ivan, S.; Gescheidt, G. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 4669.
54. Bryant, M. A.; Pemberton, J. E. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 8284.
55. Ramachandran, G. K.; Hopson, T. J.; Rawlett, A. M.; Nagahara, L. A.; Primak, A.; Lindsay, S. M. Science 2003, 300, 1413.
56. Lewis, P. A.; Inman, C. E.; Yao, Y. X.; Tour, J. M.; Hutchison, J. E.; Weiss, P. S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12214.