منصة الرسائل والاطاريح: الخصائص الالكتروضوئية والحرارية للوصلات الجزيئية النانوية

الخلاصة

يهدف مجال تقنية النانو إلى جعل المكونات الإلكترونية أصغر وأصغر ، مما يؤدي في النهاية إلى تحقيق مقاييس طول أقل من 2 نانومتر. أهدف في هذه الأطروحة إلى المساهمة في فهم هذه المكونات من خلال التحقيق في الخصائص التركيبية والإلكترونية والبصرية والكهروحرارية لنظام يحتوي على خيوط معدنية مرتبطة بجزيء واحد. النهج النظري المستخدم هو مزيج من نظرية الكثافة الوظيفية ونظرية غرين للتوازن التشتت. لقد تحققت من الخصائص الهيكلية لمجموعتين من BDC ، باستخدام استراتيجية زيادة الطول الجزيئي لكلا المجموعتين. تمت زيادة الطول الجزيئي للمجموعة B بتكرار الوحدة الأساسية خمس مرات ، والتي حصلنا منها على خمسة جزيئات من BDCB. أما بالنسبة للمجموعة (N) فقد تمت زيادة الطول بتكرار الوحدة الأساسية وكذلك عدد ذرات الكربون التي تشكل العمود الفقري للجزيء من ذرتين إلى أربع ذرات كربون. كان أقصر طول جزيئي محسن (2 نانومتر) ، والذي تم توفيره بواسطة الجزيء (1N). كان لها أطول طول جزيئي (5.9 نانومتر) ، والذي تم توضيحه بواسطة الجزيء (5N). تم حساب جميع الجوانب الهيكلية الأخرى لجميع الجزيئات مثل الروابط أحادية الكربون والكربون (C – C = 0.135 نانومتر) ، وطول الرابطة (X = 0.21 نانومتر) ، وفصل القطب النظري (Z) ، في الطور الغازي وفي الوصلة. أظهرت هذه الأطروحة أن هناك تأثيرًا مهمًا للطول الجزيئي والجوانب الهيكلية الأخرى على الخواص الإلكترونية والبصرية والكهروحرارية. الخصائص الإلكترونية والبصرية والكهربائية مثل توزيع المدارات الجزيئية وفجوات HOMO-LUMO ومعامل النقل وقوة المذبذب وطيف الأشعة فوق البنفسجية والموصلية الكهربائية والطاقة الحرارية وما إلى ذلك. المدارات الجزيئية ، والتي تتمحور حول روابط (C≡C). بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت الحسابات الإلكترونية أن آلية نقل حاملات الشحنة في هذا النوع من الجزيئات هي آلية النقل التي يهيمن عليها HOMO. يمكن رؤية نتيجة مهمة من الشكل 4.7 أن الطول الجزيئي لم يؤثر فقط على معامل النقل والتوصيل الكهربائي ولكن أيضًا خلق تأثير حجم الكم ، مما أثر على فجوة HOMO-LUMO. يحتوي أقصر طول جزيئي (1N) على أعلى موصلية كهربائية (0.27) وأوسع فجوة HOMO-LUMO (2.51 eV). حيث يتم تقديم أقل الموصلية (0.07) وأضيق فجوة (1.241 فولت) بواسطة أطول تقاطع جزيئي (5N). نلاحظ أيضًا من الشكل (4-5) و (4-13) للمجموعتين (BDCN) و (BDCB) أنه مع زيادة الطول الجزيئي تزداد قوة المذبذب وهذا يرجع إلى تأثير حجم الكم. بالنسبة للخصائص الكهروحرارية للمجموعة (BDCN) ، قمت بدراسة معامل سيبيك S وشكل الجدارة ZT. أظهرت النتائج أن علامة معامل سيبيك S لجميع المركبات موجبة. دعمت هذه النتائج التنبؤ الأولي بأن آلية النقل هي نقل يتحكم فيه HOMO. علاوة على ذلك ، قدمت هذه النتائج فكرة ممتازة لتصميم الأجهزة الحرارية الجزيئية. منذ ذلك الحين ، يعطي الطول الجزيئي الأطول (5N) أعلى قوة حرارية (0.25 * 10-3 VK-1). بينما يظهر الجزيء الأقصر (2N) أقل مقاومة حرارية (0.90 * 10-4VK-1) قدمت نتائج هذا العمل استراتيجية مثيرة للاهتمام لتعزيز رقم الجدارة (ZT) عن طريق زيادة عدد ذرات الكربون وتكرارات الوحدة الأساسية. منذ أن تم رفع ZT بعدة أوامر من حيث الحجم (من 0.3 إلى 4) بسبب الزيادة في الطول الجزيئي من 2N إلى 5N على التوالي. عند مقارنة المجموعتين (BDCB) و (BDCN) ، وجدنا أن المجموعة (N) لها خصائص بصرية أفضل ، ولها قوة تذبذب أعلى من المجموعة (B) ، وهذا يجعلها مرشحًا واعدًا لاستخدامها كوسيط ليزر فعال. أخيرًا ، استنادًا إلى النتائج المقدمة في هذه الأطروحة ، يمكن أن تكون الهياكل والجزيئات التي تمت دراستها في هذا العمل مرشحة واعدة للتطبيق الواسع مثل الثنائيات الباعثة للضوء (LED) ، والترانزستورات ذات التأثير الميداني (FETs) ، والخلايا الشمسية ، وشاشات اللمس و وسائل الإعلام. الليزر الفعال.