Conjugaison et délocalisation :
L’un des facteurs clés qui déterminent la conductance d’un fil moléculaire est le degré de conjugaison le long du squelette. Les systèmes conjugués, où l'alternance de liaisons simples et doubles permettent la délocalisation des électrons, facilitent un transport de charge efficace. Les monomères qui favorisent la conjugaison, tels que les cycles aromatiques ou les hydrocarbures insaturés, améliorent la conductance du fil moléculaire en permettant aux électrons de se déplacer plus librement.
Structure électronique :
La structure électronique des monomères joue également un rôle crucial dans la détermination de la conductance du fil moléculaire. Les monomères ayant de faibles énergies d’ionisation et des affinités électroniques élevées ont tendance à être respectivement de meilleurs donneurs et accepteurs d’électrons. Ces propriétés influencent la capacité du fil moléculaire à donner ou à accepter des électrons provenant de molécules ou d'électrodes voisines, affectant ainsi sa conductance globale.
Interactions intermoléculaires :
Les interactions entre monomères adjacents au sein du fil moléculaire peuvent influencer considérablement sa conductance. De fortes interactions intermoléculaires, telles que les liaisons hydrogène ou les forces de Van der Waals, peuvent conduire à la formation de structures ordonnées et densément compactées. Ces structures bien organisées facilitent un transport efficace des charges en offrant un chemin plus direct aux électrons pour se déplacer à travers le fil.
Longueur moléculaire et défauts :
La longueur du fil moléculaire et la présence de défauts peuvent également impacter sa conductance. Les fils moléculaires plus longs présentent généralement une conductance plus faible en raison d'une diffusion et d'une résistance accrues. Des défauts, tels que des plis, des courbures ou des impuretés, peuvent perturber la conjugaison et introduire des barrières supplémentaires au transport des électrons, réduisant ainsi davantage la conductance du fil moléculaire.
Exemples :
Des études expérimentales ont démontré l'influence de la séquence des monomères sur la conductance des fils moléculaires. Par exemple, des recherches comparant les oligomères de polyphénylènevinylène (PPV) et de polyfluorène (PF) ont révélé que les oligomères de PF présentent une conductance plus élevée en raison de leur squelette plus rigide, ce qui favorise une meilleure conjugaison et des interactions intermoléculaires. De même, des études sur les oligothiophènes ont montré que la régularité des monomères thiophènes affecte de manière significative la conductance du fil moléculaire.
En résumé, la séquence monomère d’un fil moléculaire peut profondément influencer sa conductance. En sélectionnant et en arrangeant soigneusement les monomères en fonction de leurs propriétés électroniques, de leur capacité de conjugaison et de leurs interactions intermoléculaires, il est possible de concevoir et de synthétiser des fils moléculaires dotés de propriétés de conductance adaptées à des applications électroniques spécifiques. Comprendre et contrôler les effets de la séquence de monomères sur la conductance est essentiel pour le progrès de l'électronique moléculaire et le développement de dispositifs nanoélectroniques hautes performances.
