Local pathways in coherent electron transport through iron porphyrin complexes: A challenge for first-principles transport calculations

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 114, Issue 48, 2010, Pages 20813-20820

  Herrmann, Carmen ^a   Solomon, Gemma C ^a   Ratner, Mark A ^a  

^a NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AXIAL LIGAND; ELECTRON TRANSPORT; EXCHANGE-CORRELATION FUNCTIONALS; FIRST-PRINCIPLES; HIGH SPIN STATE; IRON PORPHYRIN; MACROCYLES; METAL CENTERS; METALLIC ELECTRODES; QUANTITATIVE RESULT; RESONANT ENERGY; RESONANT REGIONS; SUBSTITUTION PATTERNS; TRANSPORT CALCULATION;

CHEMICAL BONDS; ELECTRON TRANSITIONS; ELECTRON TRANSPORT PROPERTIES; MOLECULAR ORBITALS; PORPHYRINS; SPIN DYNAMICS; TRANSPORT PROPERTIES;

IRON COMPOUNDS;

EID: 78650138857     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp107147x     Document Type: Article

References (72)

1. 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.
2. Liang, W.; Shores, M. P.; Bockrath, M.; Long, J. R.; Park, H. Nature 2002, 417, 725-729.
3. Heersche, H. B.; de Groot, Z.; Folk, J. A.; van der Zant, H. S. J.; Romeike, C.; Wegewijs, M. R.; Zobbi, L.; Barreca, D.; Tondello, E.; Cornia, A. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 206801.
4. Jo, M.-H.; Grose, J. E.; Baheti, K.; Deshmukh, M. M.; Sokol, J. J.; Rumberger, E. M.; Hendrickson, D. N.; Long, J. R.; Park, H.; Ralph, D. C. Nano Lett. 2006, 6, 2014-2020.
5. Osorio, E. A.; Moth-Poulsen, K.; van der Zant, H. S. J.; Paaske, J.; Hedegård, P.; Flensberg, K.; Bendix, J.; Bjørnholm, T. Nano Lett. 2010, 10, 105-110.
6. Parks, J. J.; Champagne, A. R.; Costi, T. A.; Shum, W. W.; Pasupathy, A. N.; Neuscamman, E.; Flores-Torres, S.; Cornaglia, P. S.; Aligia, A. A.; Balseiro, C. A.; Chan, G. K.-L.; Abruna, H. D.; Ralph, D. C. Science 2010, 328, 1370-1373.
7. Zhao, A.; Li, Q.; Chen, L.; Xiang, H.; Wang, W.; Pan, S.; Wang, B. ; Xiao, X.; Yang, J.; Hou, J. G.; Zhu, Q. Science 2005, 309, 1542-1544.
8. Yu, L. H.; Keane, Z. K.; Ciszek, J.; Cheng, L.; Stewart, M. P.; Tour, J. M.; Natelson, D. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 266802.
9. Qiu, X. H.; Nazin, G. V.; Ho, W. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 206102.
10. Chae, D.-H.; Berry, J. F.; Jung, S.; Cotton, F. A.; Murillo, C. A.; Yao, Z. Nano Lett. 2006, 6, 165-168.
11. Calzolari, A.; Ferretti, A.; Nardelli, M. B. Nanotechnology 2007, 18, 424013.
12. Zhuang, M.; Rocheleau, P.; Ernzerhof, M. J. Chem. Phys. 2005, 122, 154705.
13. Liu, R.; Ke, S.-H.; Yang, W.; Baranger, H. U. J. Chem. Phys. 2006, 124, 024718.
14. Getty, S. A.; Engtrakul, C.; Wang, L.; Liu, R.; Ke, S.-H.; Baranger, H. U.; Yang, W.; Fuhrer, M. S.; Sita, L. R. Phys. Rev. B 2005, 71, 241401.
15. Hsu, L.-Y.; Huang, Q.-R.; Jin, B.-Y. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 10538-10541.
16. Liu, R.; Ke, S.-H.; Baranger, H. U.; Yang, W. Nano Lett. 2005, 5, 1959-1962.
17. Romeike, C.; Wegewijs, M. R.; Hofstetter, W.; Schoeller, H. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 206601.
18. Romeike, C.; Wegewijs, M. R.; Schoeller, H. 2006, arXiv:cond-mat/ 0511391v2.
19. Liu, R.; Ke, S.-H.; Yang, W.; Baranger, H. U. J. Chem. Phys. 2007, 127, 141104.
20. Fletcher, J. T.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4298-4311.
21. Gryko, D. T.; Clausen, C.; Roth, K. M.; Dontha, N.; Bocian, D. F.; Kuhr, W. G.; Lindsey, J. S. J. Org. Chem. 2000, 65, 7345-7355.
22. Reimers, J. R.; Hall, L. E.; Crossley, M. J.; Hush, N. S. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 4385-1397.
23. Hush, N. S.; Reimers, J. R.; Hall, L. E.; Johnston, L. A.; Crossley, M. J. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1998, 852, 1-21.
24. Bernien, M.; Miguel, J.; Weis, C.; Ali, M. E.; Kurde, J.; Krumme, B.; Panchmatia, P. M.; Sanyal, B.; Piantek, M.; Srivastava, P.; Baberschke, K.; Oppeneer, P. M.; Eriksson, O.; Kuch, W.; Wende, H. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 047202.
25. Jensen, K. P.; Ryde, U. ChemBioChem 2003, 4, 413-424.
26. Reimers, J. R.; Hush, N. S.; Crossley, M. J. J. Porphyrins Phthalocyanines 2002, 6, 795-805.
27. Chen, Y.; Prociuk, A.; Perrine, T.; Dunietz, B. D. Phys. Rev. B 2006, 74, 245320.
28. Thanopulos, I.; Paspalakis, E. Phys. Rev. B 2007, 76, 035317.
29. Kiguchi, M.; Takahashi, T.; Kanehara, M.; Teranishi, T.; Murakoshi, K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 9014-9017.
30. Chen, X.; Fu, Y.-S.; Ji, S.-H.; Zhang, T.; Cheng, P.; Ma, X.-C.; Zou, X.-L.; Duan, W.-H.; Jia, J.-F.; Xue, Q.-K. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 197208.
31. Hersam, M. C.; Guisinger, N. P.; Lyding, J. W. J. Vac. Sci. Technol., A 2000, 18, 1349-1353.
32. Nikiforov, M. P.; Zerweck, U.; Milde, P.; Loppacher, C.; Park, T.-H.; Uyeda, H. T.; Therien, M. J.; Eng, L.; Bonnell, D. Nano Lett. 2008, 8, 110-113.
33. Heinrich, B. W.; Iacovita, C.; Brumme, T.; Choi, D.-J.; Limot, L.; Rastei, M. V.; Hofer, W. A.; Kortus, J.; Bucher, J.-P. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 1517-1523.
34. Wang, Y. F.; Kröger, J.; Berndt, R.; Vázquez, H.; Brandbyge, M.; Paulsson, M. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 176802.
35. Herrmann, C.; Solomon, G. C.; Subotnik, J. E.; Mujica, V.; Ratner, M. A. J. Chem. Phys. 2010, 132, 024103.
36. Landauer, R. IBM J. Res. Dev. 1957, 1, 223-231.
37. Büttiker, M.; Imry, Y.; Landauer, R.; Pinhas, S. Phys. Rev. B 1985, 31, 6207-6215.
38. Nitzan, A. Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 681-750.
39. Todorov, T. N. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 3049-3084.
40. Pecchia, A.; Carlo, A. D. Rep. Prog. Phys. 2004, 67, 1497-1561.
41. Solomon, G. C.; Herrmann, C.; Hansen, T.; Mujica, V.; Ratner, M. A. Nat. Chem. 2010, 2, 223-228.
42. Hohenberg, P.; Kohn, W. Phys. Rev. 1964, 136, B864-B871.
43. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. 1965, 140, A1133-A1138.
44. Herrmann, C.; Solomon, G. C. Solomon, G. C. ARTAIOS - A Transport Code for Postprocessing Quantum Chemical Electronic Structure Calculations, Evanston, 2010.
45. Mahan, G. D. Many-Particle Physics; Plenum Press: New York, 1990.
46. Xue, Y.; Datta, S.; Ratner, M. A. Chem. Phys. 2002, 281, 151-170.
47. Rocha, A. R.; García-Suárez, V. M.; Bailey, S.; Lambert, C.; Ferrer, J.; Sanvito, S. Phys. Rev. B 2006, 73, 085414.
48. Caroli, C.; Combescot, R.; Nozieres, P.; Saint-James, D. J. Phys. C: Solid State Phys. 1971, 4, 916-929.
49. Theorell, H.; Ehrenberg, A. Acta Chem. Scand. 1951, 5, 823-848.
50. Kahef, L. E.; Gross, M.; Giraudeau, A. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1989, 963.
51. Balasubramanian, T.; Lindsey, J. S. Tetrahedron 1999, 55, 6771-6784.
52. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652.
53. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
54. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100.
55. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822-8824.
56. Schäfer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571-2577.
57. Schäfer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829-5835.
58. (a) Y. Shao, L.; et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3172-3191.
59. (b) Q-CHEM. www.q-chem.com.
60. Bilić, A.; Reimers, J. R.; Hush, N. S. J. Chem. Phys. 2005, 122, 094708.
61. Arnold, A.; Weigend, F.; Evers, F. J. Chem. Phys. 2007, 126, 174101.
62. (a) te Velde, G.; Bickelhaupt, F. M.; Baerends, E. J.; Fonseca Guerra, C.; van Gisbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Ziegler, T. J. J. Comput. Chem. 2001, 22, 931-967.
63. (b) Amsterdam Density Functional Program; Theoretical Chemistry, Vrije Universiteit Amsterdam, 2009. http://www.scm.com.
64. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Phys. Chem. 1985, 82, 270-283.
65. Andrae, D.; Häussermann, U.; Dolg, M.; Stoll, H.; Preuss, H. Theor. Chim. Acta 1990, 77, 123.
66. Here, the central region contains the molecule only, although frequently, electrode atoms are included for improved quantitative accuracy.
67. Meir, Y.; Wingreen, N. S. Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 2512-2516.
68. Papaconstantopoulos, D. A. Handbook of the Band Structure of Elemental Solids; Plenum: New York, 1986.
69. Ashcroft, N. W.; Mermin, N. D. Solid State Physics; Holt Rinehart & Winston: Austin, TX, 1976.
70. (a) Schaftenaar, G.; Noordik, J. J. Comput. Aided Mol. Des. 2000, 14, 123-134.
71. MOLDEN, 2010. http://www.cmbi.ru.nl/molden/molden.html.
72. Xue, Y.; Datta, S.; Ratner, M. A. J. Chem. Phys. 2001, 115, 4292-4299.