Electrolyte gating in redox-active tunneling junctions - An electrochemical STM approach

Journal of the American Chemical Society

Volumn 130, Issue 47, 2008, Pages 16045-16054

  Pobelov, Ilya V ^a,b   Li, Zhihai ^a   Wandlowski, Thomas ^a,b  

^a UNIVERSITY OF BERN   (Switzerland)

^b FORSCHUNGSZENTRUM JÜLICH   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTROLYSIS; ELECTROLYTES; ELECTRON TRANSITIONS; FREE RADICAL REACTIONS; MICROSCOPIC EXAMINATION; SCANNING TUNNELING MICROSCOPY; TUNNELING (EXCAVATION);

ACTIVE MOLECULES; AU(111); BEHAVIOR BASED; BIPYRIDINIUM; CHARACTERISTIC PARAMETERS; DICATION; ELECTROCHEMICAL ENVIRONMENTS; ELECTROCHEMICAL STM; ELECTROLYTE GATING; ELECTRON TRANSFER REACTIONS; ELECTRON TRANSFERS; EXPERIMENTAL DATUMS; IN SITU SCANNING; OVERPOTENTIAL; POTENTIAL DROPS; RADICAL CATIONS; REDOX STATES; REORGANIZATION ENERGIES; RESONANCE TUNNELING; SUBSTRATE ELECTRODES; TUNNELING GAPS; TUNNELING JUNCTIONS; VIBRATIONAL RELAXATIONS; VIOLOGEN;

EXCAVATION;

ELECTROLYTE; GOLD; N HEXYL N' (6 THIOHEXYL) 4,4' BIPYRIDINIUM BROMIDE; PYRIDINIUM DERIVATIVE; UNCLASSIFIED DRUG; VANADIUM; VIOLOGEN;

ARTICLE; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRODE; ELECTRON TRANSPORT; OXIDATION REDUCTION REACTION; QUANTITATIVE ANALYSIS; SCANNING TUNNELING MICROSCOPY; SEMICONDUCTOR;

EID: 56749180767     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja8054194     Document Type: Article

References (102)

1. Aviram, A.; Ratner, M. A. Chem. Phys. Lett. 1974, 29, 277-283.
2. Tao, N. J. Nat. Nanotechnol. 2006, 1, 173-181.
3. Chen, F.; Hihath, J.; Huang, Z.; Li, X.; Tao, N. Annu. Rev. Phys. Chem. 2007, 58, 535-564.
4. Donhauser, Z. J.; Mantooth, B. A.; Kelly, K. F.; Bumm, L. A.; Monnell, J. D.; Stapleton, J. J.; Price, D. W., Jr.; Rawlett, A. M.; Allara, D. L.; Tour, J. M.; Weiss, P. S. Science 2001, 292, 2303-2307.
5. Andres, R. P.; Datta, S.; Janes, D. B.; Kubiak, C. P.; Reifenberger, R. In Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology; Nalwa, H. S., Ed.; AP: New York, 2001; Vol. 3, p 180.
6. Gimzewski, J. K.; Joachim, C. Science 1999, 283, 1683-1688.
7. Lu, X.; Hipps, K. W.; Wang, X. D.; Mazur, U. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7197-7202.
8. Scudiero, L.; Barlow, D. E.; Hipps, K. W. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11899-11905.
9. Scudiero, L.; Barlow, D. E.; Mazur, U.; Hipps, K. W. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4073-4080.
10. Scudiero, L.; Barlow, D. E.; Hipps, K. W. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 996-1003.
11. Repp, J.; Meyer, G.; Paavilainen, S.; Olsson, F. E.; Persson, M. Science 2006, 312, 1196-1199.
12. Temirov, R.; Lassise, A.; Anders, B.; Tautz, F. S. Nanotechnology 2008, 19, 065401.
13. Wold, D. J.; Haag, R.; Rampi, M. A.; Frisbie, C. D. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 2813-2816.
14. 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, 571-574.
15. Fan, F.-R. F.; Yang, J.; Cai, L.; Price, D. W., Jr.; Dirk, S. M.; Kosynkin, D. V.; Yao, Y.; Rawlett, A. M.; Tour, J. M.; Bard, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 5550-5560.
16. Xu, B.; Tao, N. J. Science 2003, 301, 1221-1223.
17. Huang, Z.; Chen, F.; D'agosta, R.; Bennett, P. A.; Di Ventra, M.; Tao, N. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 698-703.
18. Tao, N. J. Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 4066-4069.
19. Li, C.; Pobelov, I.; Wandlowski, T.; Bagrets, A.; Arnold, A.; Evers, F. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 318-326.
20. Seferos, D. S.; Trammell, S. A.; Bazan, G. C.; Kushmerick, J. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 8821-8825.
21. Reed, M. A.; Zhou, C.; Muller, C. J.; Burgin, T. P.; Tour, J. M. Science 1997, 278, 252-254.
22. Kergueris, C.; Bourgoin, J.-P.; Palacin, S.; Esteve, D.; Urbina, C.; Magoga, M.; Joachim, C. Phys. Rev. B 1999, 59, 12505-12513.
23. Reichert, J.; Ochs, R.; Beckmann, D.; Weber, H. B.; Mayor, M.; v. Löhneysen, H. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 176804.
24. González, M. T.; Wu, S.; Huber, R.; van der Molen, S. J.; Schönenberger, C.; Calame, M. Nano Lett. 2006, 6, 2238-2242.
25. Huber, R.; González, M. T.; Wu, S.; Langer, M.; Grunder, S.; Horhoiu, V.; Mayor, M.; Bryce, M. R.; Wang, C.; Jitchati, R.; Schönenberger, C.; Calame, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1080-1084.
26. Lörtscher, E.; Ciszek, J. W.; Tour, J.; Riel, H. Small 2006, 2, 973-977.
27. Park, J.; Pasupathy, A. N.; Goldsmith, J. I.; Chang, C.; Yaish, Y.; Petta, J. R.; Rinkoski, M.; Sethna, J. P.; Abruña, H. D.; McEuen, P. L.; Ralph, D. C. Nature 2002, 417, 722-725.
28. van der Zant, H. S. J.; Osorio, E. A.; Poot, M.; O'Neill, K. Phys. Stat. Sol. B 2006, 243, 3408-3412.
29. Chen, J.; Reed, M. A.; Rawlett, A. M.; Tour, J. M. Science 1999, 286, 1550-1552.
30. Tran, E.; Duati, M.; Whitesides, G. M.; Rampi, M. A. Faraday Discuss. 2006, 131, 197-203.
31. White, H. S.; Kittlesen, G. P.; Wrighton, M. S. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 5375-5377.
32. Meulenkamp, E. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7831-7838.
33. Krüger, M.; Buitelaar, M. R.; Nussbaumer, T.; Schönenberger, C.; Forró, L. Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 1291-1293.
34. Rosenblatt, S.; Yaish, Y.; Park, J.; Gore, J.; Sazonova, V.; McEuen, P. L. Nano Lett. 2002, 2, 869-872.
35. Corni, S. IEEE Trans. Nanotech. 2007, 6, 561-570.
36. He, H.; Zhu, J.; Tao, N. J.; Nagahara, L. A.; Amlani, I.; Tsui, R. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7730-7731.
37. He, H. X.; Li, X. L.; Tao, N. J.; Nagahara, L. A.; Amlani, I.; Tsui, R. Phys. Rev. B 2003, 68, 045302.
38. Chen, F.; He, J.; Nuckolls, C.; Roberts, T.; Klare, J. E.; Lindsay, S. Nano Lett. 2005, 5, 503-506.
39. Haiss, W.; van Zalinge, H.; Higgins, S. J.; Bethell, D.; Höbenreich, H.; Schiffrin, D. J.; Nichols, R. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 15294-15295.
40. Alessandrini, A.; Salerno, M.; Frabboni, S.; Facci, P. Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 133902.
41. Albrecht, T.; Guckian, A.; Ulstrup, J.; Vos, J. G. Nano Lett. 2005, 5, 1451-1455.
42. Li, Z.; Han, B.; Mészarós, G.; Pobelov, I.; Wandlowski, T.; Błaszczyk, A.; Mayor, M. Faraday Discuss. 2006, 131, 121-143.
43. Xu, B.; Xiao, X.; Yang, X.; Zang, L.; Tao, N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2386-2387.
44. Li, X.; Hihath, J.; Chen, F.; Masuda, T.; Zang, L.; Tao, N. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11535-11542.
45. Li, C.; Mishchenko, A.; Li, Z.; Pobelov, I.; Wandlowski, T.; Li, X. Q.; Würthner, F.; Bagrets, A.; Evers, F. J. Phys.: Condens. Matter 2008, 20, 374122.
46. Yoshimoto, S.; Tada, A.; Suto, K.; Narita, R.; Itaya, K. Langmuir 2003, 19, 672-677.
47. Li, Z.; Pobelov, I.; Han, B.; Wandlowski, T.; Błaszczyk, A.; Mayor, M. Nanotechnology 2007, 18, 044018.
48. Haiss, W.; Albrecht, T.; van Zalinge, H.; Higgins, S. J.; Bethell, D.; Höbenreich, H.; Schiffrin, D. J.; Nichols, R. J.; Kuznetsov, A. M.; Zhang, J.; Chi, Q.; Ulstrup, J. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 6703-6712.
49. He, J.; Chen, F.; Lindsay, S.; Nuckolls, C. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 072112.
50. Xu, B. Q.; Li, X. L.; Xiao, X. Y.; Sakaguchi, H.; Tao, N. J. Nano Lett. 2005, 5, 1491-1495.
51. Albrecht, T.; Guckian, A.; Kuznetsov, A. M.; Vos, J. G.; Ulstrup, J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 17132-17138.
52. Albrecht, T.; Moth-Poulsen, K.; Christensen, J. B.; Hjelm, J.; Bjørnholm, T.; Ulstrup, J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6574-6575.
53. Visoly-Fisher, I.; Daie, K.; Terazono, Y.; Herrero, C.; Fungo, F.; Otero, L.; Durantini, E.; Silber, J. J.; Sereno, L.; Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Lindsay, S. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 8686-8690.
54. Xiao, X.; Nagahara, L. A.; Rawlett, A. M.; Tao, N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9235-9240.
55. He, J.; Fu, Q.; Lindsay, S.; Ciszek, J. W.; Tour, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14828-14835.
56. Wassel, R. A.; Credo, G. M.; Fuierer, R. R.; Feldheim, D. L.; Gorman, C. B. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 295-300.
57. Xiao, X.; Brune, D.; He, J.; Lindsay, S.; Gorman, C. B.; Tao, N. Chem. Phys. 2006, 326, 138-143.
58. Chi, Q.; Farver, O.; Ulstrup, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 16203-16208.
59. Alessandrini, A.; Corni, S.; Facci, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 4383-4397.
60. Chi, Q.; Zhang, J.; Jensen, P. S.; Christensen, H. E. M.; Ulstrup, J. Faraday Discuss. 2006, 131, 181-195.
61. Leary, E.; Higgins, S. J.; van Zalinge, H.; Haiss, W.; Nichols, R. J. Chem. Commun. 2007, 3939-3941.
62. Chen, F.; Li, X.; Hihath, J.; Huang, Z.; Tao, N. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15874-15881.
63. Venkataraman, L.; Park, Y. S.; Whalley, A. C.; Nuckolls, C.; Hybertsen, M. S.; Steigerwald, M. L. Nano Lett. 2007, 7, 502-506.
64. Kuznetsov, A. M.; Medvedev, I. G.; Ulstrup, J. J. Chem. Phys. 2007, 127, 104708.
65. Zhang, J.; Chi, Q.; Kuznetsov, A. M.; Hansen, A. G.; Wackerbarth, H.; Christensen, H. E. M.; Andersen, J. E. T.; Ulstrup, J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 1131-1152.
66. Schmickler, W.; Widrig, C. J. Electroanal. Chem. 1992, 336, 213-221.
67. Schmickler, W. Surf. Sci. 1993, 295, 43-56.
68. Schmickler, W.; Tao, N. Electrochim. Acta 1997, 42, 2809-2815.
69. Kuznetsov, A. M.; Ulstrup, J. Chem. Phys. 1991, 157, 25-33.
70. Kuznetsov, A. M.; Ulstrup, J. Surf. Coat. Technol. 1994, 67, 193-200.
71. Kuznetsov, A. M.; Ulstrup, J. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 11531-11540.
72. Zhang, J.; Kuznetsov, A. M.; Ulstrup, J. J. Electroanal. Chem. 2003, 541, 133-146.
73. Zhang, J.; Chi, Q.; Albrecht, T.; Kuznetsov, A. M.; Grubb, M.; Hansen, A. G.; Wackerbarth, H.; Welinder, A. C.; Ulstrup, J. Electrochim. Acta 2005, 50, 3143-3159.
74. Schmickler, W. Surf. Sci. 1995, 335, 416-421.
75. Nitzan, A. Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 681-750.
76. Kuznetsov, A. M.; Schmickler, W. Chem. Phys. 2002, 282, 371-377.
77. Albrecht, T.; Moth-Poulsen, K.; Christensen, J. B.; Guckian, A.; Bjørnholm, T.; Vos, J. G.; Ulstrup, J. Faraday Discuss. 2006, 131, 265-279.
78. Michaelis, L.; Hill, E. S. J. Gen. Physiol. 1933, 16, 859-873.
79. Bird, C. L.; Kuhn, A. T. Chem. Soc. Rev. 1981, 10, 49-82.
80. Monk, P. M. S. The Viologens; John Wiley and Sons: Chichester, 1998.
81. Long, H. C. D.; Buttry, D. A. Langmuir 1990, 6, 1319-1322.
82. Long, H. C. D.; Buttry, D. A. Langmuir 1992, 8, 2491-2496.
83. Sagara, T.; Kaba, N.; Komatsu, M.; Uchida, M.; Nakashimaa, N. Electrochim. Acta 1998, 43, 2183-2193.
84. Alvarado, R. J.; Mukherjee, J.; Pacsial, E. J.; Alexander, D.; Raymo, F. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6164-6173.
85. Gittins, D. I.; Bethell, D.; Schiffrin, D. J.; Nichols, R. J. Nature 2000, 408, 67-69.
86. Lahav, M.; Heleg-Shabtai, V.; Wasserman, J.; Katz, E.; Willner, I.; Dürr, H.; Hu, Y.-Z.; Bossmann, S. H. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11480-11487.
87. Akiyama, T.; Inoue, K.; Kuwahara, Y.; Niidome, Y.; Terasaki, N.; Nitahara, S.; Yamada, S. Langmuir 2005, 21, 793-796.
88. Han, B.; Li, Z.; Wandlowski, T.; Błaszczyk, A.; Mayor, M. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 13855-13863.
89. Haiss, W.; van Zalinge, H.; Höbenreich, H.; Bethell, D.; Schiffrin, D. J.; Higgins, S. J.; Nichols, R. J. Langmuir 2004, 20, 7694-7702.
90. Haiss, W.; Nichols, R. J.; Higgins, S. J.; Bethell, D.; Höbenreich, H.; Schiffrin, D. J. Faraday Discuss. 2004, 125, 179-194.
91. Bagrets, A.; Arnold, A.; Evers, F. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9013-9018.
92. Kuznetsov, A. M. J. Chem. Phys. 2007, 127, 084710.
93. Kuznetsov, A. M.; Ulstrup, J. J. Chem. Phys. 2002, 116, 2149-2165.
94. Kornyshev, A. A.; Kuznetsov, A. M.; Nielsen, J. U.; Ulstrup, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 141-144.
95. Friis, E. P.; Kharkats, Y. I.; Kuznetsov, A. M.; Ulstrup, J. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 7851-7859.
96. Kuznetsov, A. M.; Ulstrup, J. J. Electroanal. Chem. 2004, 564, 209-222.
97. Albrecht, T.; Guckian, A.; Ulstrup, J.; Vos, J. IEEE Trans. Nanotech. 2005, 4, 430-434.
98. Kuznetsov, A. M.; Ulstrup, J. Electrochim. Acta 2000, 45, 2339-2361.
99. Kornyshev, A. A.; Kuznetsov, A. M.; Ulstrup, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 6799-6804.
100. Kornyshev, A. A.; Kuznetsov, A. M. ChemPhysChem 2006, 7, 1036-1040.
101. Kornyshev, A. A.; Kuznetsov, A. M. Electrochem. Commun. 2006, 8, 679-682.
102. Hester, R. E.; Suzuki, S. J. Phys. Chem. 1982, 86, 4626-4630.