Understanding the inelastic electron-tunneling spectra of alkanedithiols on gold

Journal of Chemical Physics

Volumn 124, Issue 9, 2006, Pages

  Solomon, Gemma C ^a   Gagliardi, Alessio ^b   Pecchia, Alessandro ^c   Frauenheim, Thomas ^b   Di Carlo, Aldo ^c   Reimers, Jeffrey R ^a   Hush, Noel S ^a,d  

^a UNIVERSITY OF SYDNEY   (Australia)

^b UNIVERSITY OF PADERBORN   (Germany)

^c UNIVERSITY OF ROME TOR VERGATA   (Italy)

^d UNIVERSITY OF SYDNEY   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALCOHOLS; CARRIER CONCENTRATION; ELECTRONIC STRUCTURE; GOLD; PARAFFINS; SPECTRUM ANALYSIS; VIBRATIONS (MECHANICAL);

DENSITY-FUNCTIONAL SCHEME; HIGHLY SENSITIVE; LOW-ENERGY PEAKS;

ELECTRON TUNNELING;

EID: 34547555143     PISSN: 00219606     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.2166362     Document Type: Article

References (64)

1. A. Aviram and M. A. Ratner, Chem. Phys. Lett. 29, 277 (1974).
2. M. A. Reed, C. Zhou, C. J. Muller, T. P. Burgin, and J. M. Tour, Science 278, 252 (1997).
3. B. Xu and N. J. Tao, Science 301, 1221 (2003).
4. W. Wang, T. Lee, I. Kretzschmar, and M. A. Reed, Nano Lett. 4, 643 (2004).
5. J. G. Kushmerick, J. Lazorcik, C. H. Patterson, R. Shashidhar, D. S. Seferos, and G. C. Bazan, Nano Lett. 4, 639 (2004).
6. K. W. Hipps and U. Mazur, J. Phys. Chem. 97, 7803 (1993).
7. N. Lorente, M. Persson, L. J. Lauhon, and W. Ho, Phys. Rev. Lett. 86, 2593 (2001).
8. N. Mingo and K. Makoshi, Phys. Rev. Lett. 84, 3694 (2000).
9. J. Kirtley, D. J. Scalapino, and P. K. Hansma, Phys. Rev. B 14, 3177 (1976).
10. N. Lorente and M. Persson, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.85.2997 85, 2997 (2000); K. Makoshi and N. Mingo, Surf. Sci. 0039-6028 502-503, 34 (2002); M. Grobis, K. H. Khoo, R. Yamachika, X. Lu, K. Nagaoka, S. G. Louie, M. F. Crommie, H. Kato, and H. Shinohara, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.94.136802 94, 136802 (2005); S. G. Tikhodeev and H. Ueba, Phys. Rev. B 0163-1829 10.1103/PhysRevB.70.125414 70, 125414 (2004); T. Mii, S. Tikhodeev, and H. Ueba, Surf. Sci. 502-503, 26 (2002).
11. N. Lorente and M. Persson, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.85.2997 85, 2997 (2000); K. Makoshi and N. Mingo, Surf. Sci. 0039-6028 502-503, 34 (2002); M. Grobis, K. H. Khoo, R. Yamachika, X. Lu, K. Nagaoka, S. G. Louie, M. F. Crommie, H. Kato, and H. Shinohara, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.94.136802 94, 136802 (2005); S. G. Tikhodeev and H. Ueba, Phys. Rev. B 0163-1829 10.1103/PhysRevB.70.125414 70, 125414 (2004); T. Mii, S. Tikhodeev, and H. Ueba, Surf. Sci. 502-503, 26 (2002).
12. N. Lorente and M. Persson, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.85.2997 85, 2997 (2000); K. Makoshi and N. Mingo, Surf. Sci. 0039-6028 502-503, 34 (2002); M. Grobis, K. H. Khoo, R. Yamachika, X. Lu, K. Nagaoka, S. G. Louie, M. F. Crommie, H. Kato, and H. Shinohara, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.94.136802 94, 136802 (2005); S. G. Tikhodeev and H. Ueba, Phys. Rev. B 0163-1829 10.1103/PhysRevB.70.125414 70, 125414 (2004); T. Mii, S. Tikhodeev, and H. Ueba, Surf. Sci. 502-503, 26 (2002).
13. N. Lorente and M. Persson, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.85.2997 85, 2997 (2000); K. Makoshi and N. Mingo, Surf. Sci. 0039-6028 502-503, 34 (2002); M. Grobis, K. H. Khoo, R. Yamachika, X. Lu, K. Nagaoka, S. G. Louie, M. F. Crommie, H. Kato, and H. Shinohara, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.94.136802 94, 136802 (2005); S. G. Tikhodeev and H. Ueba, Phys. Rev. B 0163-1829 10.1103/PhysRevB.70.125414 70, 125414 (2004); T. Mii, S. Tikhodeev, and H. Ueba, Surf. Sci. 502-503, 26 (2002).
14. N. Lorente and M. Persson, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.85.2997 85, 2997 (2000); K. Makoshi and N. Mingo, Surf. Sci. 0039-6028 502-503, 34 (2002); M. Grobis, K. H. Khoo, R. Yamachika, X. Lu, K. Nagaoka, S. G. Louie, M. F. Crommie, H. Kato, and H. Shinohara, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.94.136802 94, 136802 (2005); S. G. Tikhodeev and H. Ueba, Phys. Rev. B 0163-1829 10.1103/PhysRevB.70.125414 70, 125414 (2004); T. Mii, S. Tikhodeev, and H. Ueba, Surf. Sci. 502-503, 26 (2002).
15. M. Galperin, A. Nitzan, M. A. Ratner, and D. R. Stewart, J. Phys. Chem. B 1089-5647 10.1021/jp0457500 109, 8519 (2005); M. Galperin, M. A. Ratner, and A. Nitzan, Nano Lett. 4, 1605 (2004).
16. M. Galperin, A. Nitzan, M. A. Ratner, and D. R. Stewart, J. Phys. Chem. B 1089-5647 10.1021/jp0457500 109, 8519 (2005); M. Galperin, M. A. Ratner, and A. Nitzan, Nano Lett. 4, 1605 (2004).
17. M. Galperin, M. A. Ratner, and A. Nitzan, J. Chem. Phys. 121, 11965 (2004).
18. Y.-C. Chen, M. Zwolak, and M. Di Ventra, Nano Lett. 4, 1709 (2004).
19. Y.-C. Chen, M. Zwolak, and M. Di Ventra, Nano Lett. 5, 621 (2005).
20. A. Troisi, M. A. Ratner, and A. Nitzan, J. Chem. Phys. 118, 6072 (2003).
21. A. Troisi and M. A. Ratner, Phys. Rev. B 72, 033408 (2005).
22. J. Jiang, M. Kula, W. Lu, and Y. Luo, Nano Lett. 5, 1551 (2005).
23. A. Pecchia, A. Di Carlo, A. Gagliardi, S. Sanna, T. Frauenheim, and R. Gutierrez, Nano Lett. 4, 2109 (2004).
24. T. Frauenheim, G. Seifert, M. Elstner, T. Niehaus, C. Koehler, M. Amkreutz, M. Sternberg, Z. Hajnal, A. Di Carlo, and S. Suhai, J. Phys.: Condens. Matter 14, 3015 (2002).
25. A. Pecchia and A. Di Carlo, Rep. Prog. Phys. 67, 1497 (2004).
26. T. Frauenheim, G. Seifert, M. Elstner, Z. Hagnal, G. Jungnickel, D. Porezag, S. Suhai, and R. Scholz, Phys. Status Solidi B 217, 41 (2000);
27. M. Elstner, D. Porezag, G. Jugnickel, J. Elsner, M. Haugk, T. Frauenheim, S. Suhai, and G. Seifert, Phys. Rev. B 58, 7260 (1998);
28. D. Porezag, T. Frauenheim, T. Kohler, G. Seifert, and R. Kaschner, Phys. Rev. B ibid. 51, 12947 (1995).
29. W. Andreoni, A. Curioni, and H. Gronbeck, Int. J. Quantum Chem. 80, 598 (2000);
30. H. Gronbeck, A. Curioni, and W. Andreoni, J. Am. Chem. Soc. 122, 3839 (2000)
31. P. Fenter, F. Schreiber, L. Berman, G. Scoles, P. Eisenberger, and M. J. Bedzyk, Surf. Sci. 412/413, 213 (1998)
32. G. J. Kluth, C. Carraro, and R. Marboudian, Phys. Rev. B 59, R10 449 (1999);
33. N. Nishida, M. Hara, H. Sasabe, and W. Knoll, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 35, 5866 (1996)
34. P. Fenter, A. Eberhardt, and P. Eisenberger, Science 0036-8075 266, 1216 (1994);
35. M. S. Yeganeh, S. M. Dougal, R. S. Polizzotti, and P. Rabinowitz, Phys. Rev. Lett. 74, 1811 (1995);
36. A. Kuhnle, T. R. Linderoth, B. Hammer, and F. Besenbacher, Nature (London) 415, 891 (2002);
37. J. Noh and M. Hara, Langmuir 16, 2045 (2000).
38. Y. Akinaga, T. Nakajima, and K. Hirao, J. Chem. Phys. 114, 8555 (2001);
39. J. Gottschalck and B. Hammer, J. Chem. Phys. 116, 784 (2002);
40. T. Hayashi, Y. Morikawa, and H. Nozoye, J. Chem. Phys. 114, 7615 (2001)
41. H. Sellers, A. Ulman, Y. Shnidman, and J. E. Eilers, J. Am. Chem. Soc. 115, 9389 (1993);
42. Y. Yourdshahyan and A. M. Rappe, J. Chem. Phys. 117, 825 (2002);
43. Y. Yourdshahyan, H. K. Zhang, and A. M. Rappe, Phys. Rev. B 63, 081045 (R) (2001).
44. A. Bilic, J. R. Reimers, and N. S. Hush, J. Chem. Phys. 122, 094708 (2005).
45. L. M. Molina and B. Hammer, Chem. Phys. Lett. 360, 264 (2002).
46. H. Kondoh, M. Iwasaki, T. Shimada, K. Amemiya, T. Yokoyama, and T. Ohta, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.90.066102 90, 066102 (2003); M. G. Roper, M. P. Skegg, C. J. Fisher, J. J. Lee, V. R. Dhanak, D. P. Woodruff, and R. G. Jones, Chem. Phys. Lett. 389, 87 (2004).
47. H. Kondoh, M. Iwasaki, T. Shimada, K. Amemiya, T. Yokoyama, and T. Ohta, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.90.066102 90, 066102 (2003); M. G. Roper, M. P. Skegg, C. J. Fisher, J. J. Lee, V. R. Dhanak, D. P. Woodruff, and R. G. Jones, Chem. Phys. Lett. 389, 87 (2004).
48. C. D. Bain, E. B. Troughton, Y.-T. Tao, J. Evall, G. M. Whitesides, and R. G. Nuzzo, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00183a049 111, 321 (1989); L. H. Dubois, B. R. Zegarski, and R. G. Nuzzo, J. Chem. Phys. 0021-9606 10.1063/1.464613 98, 678 (1993); M. D. Porter, T. B. Bright, D. L. Allara, and C. E. D. Chidsey, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00246a011 109, 3559 (1987); A. Ulman, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 0009-2665 10.1021/cr9502357 96, 1533 (1996); A.-S. Duwez, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 0368-2048 10.1016/j.elspec.2003.10.005 134, 97 (2004); P. Fenter, P. Eisenberger, P. Burrows, S. R. Forrest, and K. S. Liang, Physica B 0921-4526 10.1016/0921-4526(95)00917-5 221, 145 (1996); C. A. Widrig, C. Chung, and M. D. Porter, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 310, 335 (1991).
49. C. D. Bain, E. B. Troughton, Y.-T. Tao, J. Evall, G. M. Whitesides, and R. G. Nuzzo, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00183a049 111, 321 (1989); L. H. Dubois, B. R. Zegarski, and R. G. Nuzzo, J. Chem. Phys. 0021-9606 10.1063/1.464613 98, 678 (1993); M. D. Porter, T. B. Bright, D. L. Allara, and C. E. D. Chidsey, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00246a011 109, 3559 (1987); A. Ulman, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 0009-2665 10.1021/cr9502357 96, 1533 (1996); A.-S. Duwez, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 0368-2048 10.1016/j.elspec.2003.10.005 134, 97 (2004); P. Fenter, P. Eisenberger, P. Burrows, S. R. Forrest, and K. S. Liang, Physica B 0921-4526 10.1016/0921-4526(95)00917-5 221, 145 (1996); C. A. Widrig, C. Chung, and M. D. Porter, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 310, 335 (1991).
50. C. D. Bain, E. B. Troughton, Y.-T. Tao, J. Evall, G. M. Whitesides, and R. G. Nuzzo, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00183a049 111, 321 (1989); L. H. Dubois, B. R. Zegarski, and R. G. Nuzzo, J. Chem. Phys. 0021-9606 10.1063/1.464613 98, 678 (1993); M. D. Porter, T. B. Bright, D. L. Allara, and C. E. D. Chidsey, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00246a011 109, 3559 (1987); A. Ulman, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 0009-2665 10.1021/cr9502357 96, 1533 (1996); A.-S. Duwez, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 0368-2048 10.1016/j.elspec.2003.10.005 134, 97 (2004); P. Fenter, P. Eisenberger, P. Burrows, S. R. Forrest, and K. S. Liang, Physica B 0921-4526 10.1016/0921-4526(95)00917-5 221, 145 (1996); C. A. Widrig, C. Chung, and M. D. Porter, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 310, 335 (1991).
51. C. D. Bain, E. B. Troughton, Y.-T. Tao, J. Evall, G. M. Whitesides, and R. G. Nuzzo, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00183a049 111, 321 (1989); L. H. Dubois, B. R. Zegarski, and R. G. Nuzzo, J. Chem. Phys. 0021-9606 10.1063/1.464613 98, 678 (1993); M. D. Porter, T. B. Bright, D. L. Allara, and C. E. D. Chidsey, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00246a011 109, 3559 (1987); A. Ulman, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 0009-2665 10.1021/cr9502357 96, 1533 (1996); A.-S. Duwez, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 0368-2048 10.1016/j.elspec.2003.10.005 134, 97 (2004); P. Fenter, P. Eisenberger, P. Burrows, S. R. Forrest, and K. S. Liang, Physica B 0921-4526 10.1016/0921-4526(95)00917-5 221, 145 (1996); C. A. Widrig, C. Chung, and M. D. Porter, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 310, 335 (1991).
52. C. D. Bain, E. B. Troughton, Y.-T. Tao, J. Evall, G. M. Whitesides, and R. G. Nuzzo, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00183a049 111, 321 (1989); L. H. Dubois, B. R. Zegarski, and R. G. Nuzzo, J. Chem. Phys. 0021-9606 10.1063/1.464613 98, 678 (1993); M. D. Porter, T. B. Bright, D. L. Allara, and C. E. D. Chidsey, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00246a011 109, 3559 (1987); A. Ulman, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 0009-2665 10.1021/cr9502357 96, 1533 (1996); A.-S. Duwez, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 0368-2048 10.1016/j.elspec.2003.10.005 134, 97 (2004); P. Fenter, P. Eisenberger, P. Burrows, S. R. Forrest, and K. S. Liang, Physica B 0921-4526 10.1016/0921-4526(95)00917-5 221, 145 (1996); C. A. Widrig, C. Chung, and M. D. Porter, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 310, 335 (1991).
53. C. D. Bain, E. B. Troughton, Y.-T. Tao, J. Evall, G. M. Whitesides, and R. G. Nuzzo, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00183a049 111, 321 (1989); L. H. Dubois, B. R. Zegarski, and R. G. Nuzzo, J. Chem. Phys. 0021-9606 10.1063/1.464613 98, 678 (1993); M. D. Porter, T. B. Bright, D. L. Allara, and C. E. D. Chidsey, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00246a011 109, 3559 (1987); A. Ulman, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 0009-2665 10.1021/cr9502357 96, 1533 (1996); A.-S. Duwez, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 0368-2048 10.1016/j.elspec.2003.10.005 134, 97 (2004); P. Fenter, P. Eisenberger, P. Burrows, S. R. Forrest, and K. S. Liang, Physica B 0921-4526 10.1016/0921-4526(95)00917-5 221, 145 (1996); C. A. Widrig, C. Chung, and M. D. Porter, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 310, 335 (1991).
54. C. D. Bain, E. B. Troughton, Y.-T. Tao, J. Evall, G. M. Whitesides, and R. G. Nuzzo, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00183a049 111, 321 (1989); L. H. Dubois, B. R. Zegarski, and R. G. Nuzzo, J. Chem. Phys. 0021-9606 10.1063/1.464613 98, 678 (1993); M. D. Porter, T. B. Bright, D. L. Allara, and C. E. D. Chidsey, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja00246a011 109, 3559 (1987); A. Ulman, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 0009-2665 10.1021/cr9502357 96, 1533 (1996); A.-S. Duwez, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 0368-2048 10.1016/j.elspec.2003.10.005 134, 97 (2004); P. Fenter, P. Eisenberger, P. Burrows, S. R. Forrest, and K. S. Liang, Physica B 0921-4526 10.1016/0921-4526(95)00917-5 221, 145 (1996); C. A. Widrig, C. Chung, and M. D. Porter, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 310, 335 (1991).
55. M. A. Bryant and J. E. Pemberton, J. Am. Chem. Soc. 113, 8284 (1991).
56. G. C. Solomon, J. R. Reimers, and N. S. Hush, J. Chem. Phys. 122, 224502 (2005).
57. A. P. Scott and L. Radom, J. Phys. Chem. 100, 16502 (1996).
58. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 5648 (1993).
59. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, GAUSSIAN 03, Revision C.02, Gaussian Inc., Wallingford, 2004.
60. C. Castiglioni, M. Gussoni, and G. Zerbi, J. Chem. Phys. 95, 7144 (1991).
61. H. S. Kato, J. Noh, M. Hara, and M. Kawai, J. Phys. Chem. B 106, 9655 (2002).
62. K. W. Hipps and U. Mazur, in Handbook of Vibrational Spectroscopy, edited by, J. M. Chalmers, and, P. R. Griffiths, (Wiley, New York, 2002).
63. W. Wang, Ph.D. thesis, Yale University, 2004.
64. G. C. Solomon, A. Gagliardi, A. Pecchia, T. Frauenheim, A. Di Carlo, J. R. Reimers, and N. S. Hush (unpublished).