Estudo do transporte eletrônico em nanoestruturas baseadas em carotenoides e tétrades com fulereno C60

Neste Trabalho é apresentado um estudo teórico da estrutura eletrônica de uma molécula de fulereno C60 com junções em quatro terminais baseados em grupos doadores de elétron – etratiofulvaleno (TTF) – e grupos aceitadores de elétrons – fenilpropanodinila (FPP) e dispositivos moleculares baseados em derivados dos Carotenoides. O mecanismo de transporte investigado para os derivados dos Carotenoides foram utilizados para o melhor entendimento das curvas de Fowler- Nordheim (FN) e Millikan-Lauritsen (ML) para os sistemas baseados em fulereno C60. Em todos os casos foi possível confirmar que a análise empírica de Millikan-Lauritsen (ML) também é suficiente para descrever em todos os aspectos a espectroscopia de voltagem de transição (TVS). Para estudar os sistemas, foram feitas otimizações de geometria sistematicamente e observado uma transferência eletrônica calculada por métodos derivados de Hartree-Fock e Teoria do Funcional Densidade (DFT). Os resultados apresentados mostram um estudo detalhado do rearranjo de carga molecular para a estrutura, que sob a ação de um campo elétrico externo apontou que o transporte de carga está diretamente ligado ao tipo de junção que esse sistema é submetido de forma que a voltagem aplicada é intensa o bastante para criar um potencial de saturação nos sistemas em estudo: fulereno C60 com três terminais de tetratiofulvaleno e um terminal de fenil-propanodinila (C60-(TTF)₃-FPP); fulereno C60 com quatros terminais de fenil-propanodinila (C60-(FPP)₄). Os resultados mostram que se tem um retificador molecular que pode trabalhar corretamente como um retificador macroscópico.

ABSTRACT: In this work it is presented a theoretical study on the electronic structure of a fullerene molecule (C60) with junctions in four terminals based on groups electron donors. tetrathiafulvalene (TTF) – and groups acceptors of electrons – fenilpropanodinilla (FPP) and molecular devices based on Carotenoid derivatives. The transport mechanism investigated for the carotenoids derivatives were utilized for better understanding of Fowler-Nordheim (FN) and Millikan-Lauritsen (ML) plots for the systems based in fullerene C60. In all cases it was possible to confirm that the Millikan- Lauritsen (ML) analysis empirical is also sufficient to describe all aspects the transition voltage spectroscopy (TVS). To study this class of systems, optimize the geometry systematically and observe the electronic transfer calculated by Hartree-Fock and Density Functional Theory (DFT). The results show through a detailed analysis of the molecular charge rearrangement due to an external electric field shows that the charge transport is directly on to the type of junction that this system is submitted of form that the applied voltage suffices to create a saturation potential in the systems in study: fullerene C60 with three terminals of tetrathiafulvalene and one terminal of fenilpropanodinilla (C60-(TTF)₃-FPP); fullerene C60 with four terminals of fenilpropanodinilla (C60-(FPP)₄). The particularity observed in C60-(FPP)₄ is the disposal of the structure to operate with rectifying character for the electronic transport in the presence of orthogonal electric field to terminal data. The results show that we have a Molecular rectifier that works as a macroscopic rectifier.