Superior contact for single-molecule conductance: Electronic coupling of thiolate and isothiocyanate on Pt, Pd, and Au

Journal of the American Chemical Society

Volumn 132, Issue 2, 2010, Pages 756-764

  Ko, Chih Hung ^a   Huang, Min Jie ^a   Fu, Ming Dung ^b   Chen, Chun Hsien ^a  

^a NATIONAL TAIWAN UNIVERSITY   (Taiwan)

^b NATIONAL TSING HUA UNIVERSITY   (Taiwan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AU ELECTRODES; BREAK JUNCTIONS; CHARGE TRANSPORTATION; CONDUCTANCE VALUES; CRITICAL ISSUES; ELECTRODE MATERIAL; ELECTRONIC COUPLING; HOMOLOGOUS SERIES; I-V MEASUREMENTS; ISOTHIOCYANATES; LOCAL DENSITY OF STATE; METAL CONTACTS; MODEL COMPOUND; MOLECULAR WIRES; MOLECULE-ELECTRODE CONTACTS; NOBLE METALS; ORBITAL CHARACTERISTICS; ORDER OF MAGNITUDE; POWER-LOSSES; PT ELECTRODE; SINGLE MOLECULE LEVEL; SINGLE-MOLECULE; SYSTEMATIC STUDY; THIOLATES; VOLTAGE DROP;

CONDUCTIVE MATERIALS; ELECTRODES; GOLD; METALS; MOLECULAR ELECTRONICS; MOLECULES; PALLADIUM; PLATINUM; PRECIOUS METALS; SCANNING TUNNELING MICROSCOPY; SUBSTRATES;

EXTRACTION;

ELEMENT; GOLD; ISOTHIOCYANIC ACID; NANOWIRE; PALLADIUM; PLATINUM; THIOL DERIVATIVE;

ARTICLE; CONDUCTANCE; ELECTRODE; METAL BINDING; MOLECULAR ELECTRONICS; SCANNING TUNNELING MICROSCOPY;

EID: 74949139306     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja9084012     Document Type: Article

References (90)

1. Chen, I-W. P.; Fu, M.-D.; Tseng, W.-H.; Yu, J.-Y.; Wu, S.-H.; Ku, C.-J.; Chen, C.-h.; Peng, S.-M. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 6244-6244.
2. Chen, I-W. P.; Fu, M.-D.; Tseng, W.-H.; Chen, C.-h.; Chou, C.-M.; Luh, T.-Y. Chem. Commun. 2007, 3074-3076.
3. Sedghi, G.; Sawada, K.; Esdaile, L. J.; Hoffmann, M.; Anderson, H. L.; Bethell, D.; Haiss, W.; Higgins, S. J.; Nichols, R. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8582-8583.
4. He, J.; Chen, F.; Li, J.; Sankey, O. F.; Terazono, Y.; Herrero, C.; Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Lindsay, S. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1384-1385.
5. Yin, C.; Huang, G.-C.; Kuo, C.-K.; Fu, M.-D.; Lu, H.-C.; Ke, J.-H.; Shih, K.-N.; Huang, Y.-L.; Lee, G.-H.; Yeh, C.-Y.; Chen, C.-h.; Peng, S.-M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10090-10092.
6. Yamada, R.; Kumazawa, H.; Noutoshi, T.; Tanaka, S.; Tada, H. Nano Lett. 2008, 8, 1237-1240.
7. Ho Choi, S.; Kim, B.; Frisbie, C. D. Science 2008, 320, 1482-1486.
8. Fan, F.-R. F.; Yang, J.; Cai, L.; David, W.; Price, J.; 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.
9. Davis, W. B.; Svec, W. A.; Ratner, M. A.; Wasielewski, M. R. Nature 1998, 396, 60-63.
10. Sikes, H. D.; Smalley, J. F.; Dudek, S. P.; Cook, A. R.; Newton, M. D.; Chidsey, C. E. D.; Feldberg, S. W. Science 2001, 291, 1519-1523.
11. Metzger, R. M. Acc. Chem. Res. 1999, 32, 950-957.
12. Böhme, T.; Simpson, C. D.; Müllen, K.; Rabe, J. P. Chem.-Eur. J. 2007, 13, 7349-7357.
13. Chen, J.; Reed, M. A.; Rawlett, A. M.; Tour, J. M. Science 1999, 286, 1550-1552.
14. Guisinger, N. P.; Greene, M. E.; Basu, R.; Baluch, A. S.; Hersam, M. C. Nano Lett. 2004, 4, 55-59.
15. Xiao, X.; Nagahara, L. A.; Rawlett, A. M.; Tao, N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9235-9240.
16. Mentovich, E. D.; Kalifa, I.; Tsukernik, A.; Caster, A.; Rosenberg-Shraga, N.; Marom, H.; Gozin, M.; Richter, S. Small 2008, 4, 55-58.
17. Chen, F.; He, J.; Nuckolls, C.; Roberts, T.; Klare, J. E.; Lindsay, S. Nano Lett. 2005, 5, 503-506.
18. Reed, M. A.; Zhou, C.; Muller, C. J.; Burgin, T. P.; Tour, J. M. Science 1997, 278, 252-254.
19. Reichert, J.; Ochs, R.; Beckmann, D.; Weber, H. B.; Mayor, M.; Löhneysen, H. v. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 176804.
20. González, M. T.; Wu, S.; Huber, R.; van der Molen, S. J.; Schönenberger, C.; Calame, M. Nano Lett. 2006, 6, 2238-2242.
21. Martin, C. A.; Ding, D.; Sørensen, J. K.; Bjørnholm, T.; van Ruitenbeek, J. M.; van der Zant, H. S. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13198-13199.
22. Lötscher, E.; Ciszek, J. W.; Tour, J.; Riel, H. Small 2006, 2, 973-977.
23. Ramachandran, G. K.; Hopson, T. J.; Rawlett, A. M.; Nagahara, L. A.; Primak, A.; Lindsay, S. M. Science 2003, 300, 1413-1416.
24. Xu, B.; Xiao, X.; Tao, N. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 16164-16165.
25. Liang, W.; Shores, M. P.; Bockrath, M.; Long, J. R.; Park, H. Nature 2002, 417, 725-729.
26. Park, J.; Pasupathy, A. N.; Goldsmith, J. I.; Chang, C.; Yaish, Y.; Petta, J. R.; Rinkoski, M.; Sethna, J. P.; Abruna, H. D.; McEuen, P. L.; Ralph, D. C. Nature 2002, 417, 722-725.
27. Xu, B.; Tao, N. J. Science 2003, 301, 1221-1223.
28. Ulrich, J.; Esrail, D.; Pontius, W.; Venkataraman, L.; Millar, D.; Doerrer, L. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 2462-2466.
29. Xia, J. L.; Diez-Perez, I.; Tao, N. J. Nano Lett. 2008, 8, 1960-1964.
30. Jang, S.-Y.; Reddy, P.; Majumdar, A.; Segalman, R. A. Nano Lett. 2006, 6, 2362-2367.
31. Haiss, W.; van Zalinge, H.; Higgins, S. J.; Bethell, D.; Hobenreich, H.; Schiffrin, D. J.; Nichols, R. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 15294-15295.
32. Haiss, W.; Nichols, R. J.; van Zalinge, H.; Higgins, S. J.; Bethell, D.; Schiffrin, D. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 4330-4337.
33. Li, C.; Pobelov, I.; Wandlowski, T.; Bagrets, A.; Arnold, A.; Evers, F. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 318-326.
34. Datta, S. Electronic Transport in Mesoscopic Systems; Cambridge University Press: Cambridge, 2001.
35. Salomon, A.; Cahen, D.; Lindsay, S.; Tomfohr, J.; Engelkes, V. B.; Frisbie, C. D. Adv. Mater. 2003, 15, 1881-1890.
36. Seminario, J. M.; De La Cruz, C. E.; Derosa, P. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5616-5617.
37. Yaliraki, S. N.; Kemp, M.; Ratner, M. A. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 3428-3434.
38. Fu, M.-D.; Chen, I-W. P.; Lu, H.-C.; Kuo, C.-T.; Tseng, W.-H.; Chen, C.-h. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 11450-11455.
39. Kiguchi, M.; Miura, S.; Hara, K.; Sawamura, M.; Murakoshi, K. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 213104.
40. Li, X.; He, J.; Hihath, J.; Xu, B.; Lindsay, S. M.; Tao, N. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2135-2141.
41. Zhou, J.; Chen, F.; Xu, B. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10439-10446.
42. Chen, F.; Li, X.; Hihath, J.; Huang, Z.; Tao, N. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15874-15881.
43. Venkataraman, L.; Klare, J. E.; Tam, I. W.; Nuckolls, C.; Hybertsen, M. S.; Steigerwald, M. L. Nano Lett. 2006, 6, 458-462.
44. Venkataraman, L.; Klare, J. E.; Nuckolls, C.; Hybertsen, M. S.; Steigerwald, M. L. Nature 2006, 442, 904-907.
45. Park, Y. S.; Whalley, A. C.; Kamenetska, M.; Steigerwald, M. L.; Hybertsen, M. S.; Nuckolls, C.; Venkataraman, L. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15768-15769.
46. Kiguchi, M.; Miura, S.; Takahashi, T.; Hara, K.; Sawamura, M.; Murakoshi, K. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 13349-13352.
47. Morita, T.; Lindsay, S. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 10563-10572.
48. Park, Y. S.; Widawsky, J. R.; Kamenetska, M.; Steigerwald, M. L.; Hybertsen, M. S.; Nuckolls, C.; Venkataraman, L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10820-10821.
49. 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.
50. Zhou, X.-S.; Chen, Z.-B.; Liu, S.-H.; Jin, S.; Liu, L.; Zhang, H.-M.; Xie, Z.-X.; Jiang, Y.-B.; Mao, B.-W. J. Phys. Chem. C 2008, xxx.
51. Kiguchi, M.; Miura, S.; Hara, K.; Sawamura, M.; Murakoshi, K. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 053110.
52. Papaconstantopoulos, D. A. In Handbook of the Band Structure of Elemental Solids; Plenum Press: New York, 1986; pp 157-160 and 195-202.
53. Huang, G.-C.; Benard, M.; Rohmer, M.-M.; Li, L.-A.; Chiu, M.-J.; Yeh, C.-Y.; Lee, G.-H.; Peng, S.-M. Eur. J. Inorg. Chem. 2008, 2008, 1767-1777.
54. Yang, Z.; Klabunde, K. J.; Sorensen, C. M. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 18143-18147.
55. Ramallo-Lóez, J. M.; Giovanetti, L.; Craievich, A. F.; Vicentin, F. C.; Mar?́n-Almazo, M.; José-Yacaman, M.; Requejo, F. G. Phys. B 2007, 389, 150-154.
56. Olesen, L.; Laegsgaard, E.; Stensgaard, I.; Besenbacher, F.; Schiøtz, J.; Stoltze, P.; Jacobsen, K. W.; Nørskov, J. K. Phys. Rev. Lett. 1994, 72, 2251-2254.
57. Costa-Kramer, J. L. Phys. Rev. B 1997, 55, R4875-R4878.
58. Li, J.; Kanzaki, T.; Murakoshi, K.; Nakato, Y. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 123-125.
59. Ohnishi, H.; Kondo, Y.; Takayanagi, K. Nature 1998, 395, 780-783.
60. Gorelsky, S. I. AOMix: Program for Molecular Orbital Analysis; University of Ottawa: Ottawa, Ontario, Canada, 2009, http://www.sgchem. net/.
61. Gorelsky, S. I.; Lever, A. B. P. J. Organomet. Chem. 2001, 635, 187-196.
62. ATK (Atomistix ToolKit), version 2008.2010; QuantumWise: Copenhagen, Denmark, http://www.atomistix.com/
63. Rodrigues, V.; Bettini, J.; Silva, P. C.; Ugarte, D. Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 096801.
64. Kiguchi, M.; Murakoshi, K. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 253112.
65. Zhou, X.-S.; Wei, Y.-M.; Liu, L.; Chen, Z.-B.; Tang, J.; Mao, B.-W. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13228-13230.
66. Tomoko, M.; Tokushi, K. Jpn. J. Appl. Phys. 2007, 46, 4370-4374.
67. Csonka, S.; Halbritter, A.; Mihály, G.; ShklyaRevskii, O. I.; Speller, S.; van Kempen, H. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 016802.
68. Sirvent, C.; Rodrigo, J. G.; Vieira, S.; Jurczyszyn, L.; Mingo, N.; Flores, F. Phys. Rev. B 1996, 53, 16086-16090.
69. Kiguchi, M.; Tal, O.; Wohlthat, S.; Pauly, F.; Krieger, M.; Djukic, D.; Cuevas, J. C.; van Ruitenbeek, J. M. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 046801.
70. Smit, R. H. M.; Untiedt, C.; Yanson, A. I.; van Ruitenbeek, J. M. Phys. Rev. Lett. 2001, 87, 266102.
71. Pauly, F.; Dreher, M.; Viljas, J. K.; Häfner, M.; Cuevas, J. C.; Nielaba, P. Phys. Rev. B 2006, 74, 235106.
72. Smogunov, A.; Corso, A. D.; Tosatti, E. Phys. Rev. B 2008, 78, 014423.
73. Costa-Krämer, J. L. Phys. Rev. B 1997, 55, R4875-R4878.
74. Simmons, J. G. J. Appl. Phys. 1963, 34, 1793-1803.
75. Messiah, A. Classical Approximation and the WKB Method. In Quantum Mechanics; North-Holland Publishers: Amsterdam, 1964; pp 214-242.
76. Davydov, A. S. The Connection between Quantum Mechanics and Classical Mechanics, 2nd ed.; Pergamon Press: Oxford: U.K., 1976; pp 71-86.
77. 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, 5075-5085.
78. Wang, W.; Lee, T.; Reed, M. A. Phys. Rev. B 2003, 68, 035416.
79. Venkataraman, L.; Park, Y. S.; Whalley, A. C.; Nuckolls, C.; Hybertsen, M. S.; Steigerwald, M. L. Nano Lett. 2007, 7, 502-506.
80. Engelkes, V. B.; Beebe, J. M.; Frisbie, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14287-14296.
81. Kim; Beebe, J. M.; Jun, Y.; Zhu, X. Y.; Frisbie, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4970-4971.
82. Xue, Y.; Datta, S.; Ratner, M. A. J. Chem. Phys. 2001, 115, 4292-4299.
83. Heimel, G.; Romaner, L.; Brédas, J.-L.; Zojer, E. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 196806.
84. Beebe, J. M.; Kim, B.; Frisbie, C. D.; Kushmerick, J. G. ACS Nano 2008, 2, 827-832.
85. Li, X. L.; Hihath, J.; Chen, F.; Masuda, T.; Zang, L.; Tao, N. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11535-11542.
86. Cohen, R.; Stokbro, K.; Martin, J. M. L.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14893-14902.
87. Less, K. J.; Wilson, E. G. J. Chem. Phys. 1973, 6, 3110-3121.
88. Wu, S.; Gonzalez, M. T.; Huber, R.; Grunder, S.; Mayor, M.; Schonenberger, C.; Calame, M. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 569-574.
89. Boulas, C.; Davidovits, J. V.; Rondelez, F.; Vuillaume, D. Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 4797.
90. Michaelson, H. B. J. Appl. Phys. 1977, 48, 4729-4733.