journal article·2011-10-25

Current-Driven Dynamics in Molecular Junctions: Endohedral Fullerenes

Ryan Jorn, Jin Zhao, Hrvoje Petek, Tamar Seideman

ACS Nano· Volume 5· Issue 10
Publisher page

Abstract

We introduce a new paradigm for single molecule devices based on electronic actuation of the internal atom/cluster motion within a fullerene cage. By combining electronic structure calculations with dynamical simulations, we explore current-triggered dynamics in endohedrally doped fullerene molecular junctions. Inelastic electron tunneling through a Li atom localized resonance in the Au-Li@C(60)-Au junction initiates fascinating, strongly coupled 2D dynamics, wherein the Li atom exhibits large amplitude oscillation with respect to the fullerene wall and the fullerene cage bounces between the gold electrodes, slightly perturbed by the embedded atom motion. Implications to the fields of single molecule electronics and nanoelectromechanical systems are discussed.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Molecular Junctions and Nanostructures · Graphene research and applications · Fullerene Chemistry and Applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemistry, Northwestern University, 2145 Sheridan Road, Evanston, Illinois 60208-3113, United States

Physics Department, Hefei National Laboratory for Physical Sciences at Microscale, University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui, China

Department of Physics and Astronomy and Petersen Institute for NanoScience and Engineering, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania 15260, United States

References (60)

Show source-provided references
1. Shinohara H. · Rep. Prog. Phys. · 2000 · 63 · 84310.1088/0034-4885/63/6/201 ↗
2. Vougioukalakis G. · Chem. Soc. Rev. · 2010 · 39 · 81710.1039/B913766A ↗
3. Chaur M. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2009 · 48 · 751410.1002/anie.200901746 ↗
4. Dunsch L. · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2007 · 9 · 306710.1039/B704143H ↗
5. Saunders M. · Science · 1996 · 271 · 169310.1126/science.271.5256.1693 ↗
6. DiCammillo B. · J. Phys. Chem. · 1996 · 100 · 919710.1021/jp960049k ↗
7. Komatsu K. · Science · 2005 · 307 · 23810.1126/science.1106185 ↗
8. Stevenson S. · Nature · 1999 · 401 · 5510.1038/43415 ↗
9. Murata M. · Chem. Commun. · 2008 · 46 · 608310.1039/b811738a ↗
10. Cagle D. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 1999 · 96 · 518210.1073/pnas.96.9.5182 ↗
11. Thrash T. · Chem. Phys. Lett. · 1999 · 308 · 32910.1016/S0009-2614(99)00581-3 ↗
12. Kato H. · J. Am. Chem. Soc. · 2003 · 125 · 439110.1021/ja027555+ ↗
13. Bolskar R. · J. Am. Chem. Soc. · 2003 · 125 · 547110.1021/ja0340984 ↗
14. Harneit W. · Phys. Rev. A · 2002 · 65 · 3232210.1103/PhysRevA.65.032322 ↗
15. Strózecka A. · App. Phys. Lett. · 2009 · 95 · 13311810.1063/1.3236529 ↗
16. Zhao J. · ACS Nano · 2009 · 3 · 85310.1021/nn800834k ↗
17. Joachim C. · Phys. Rev. Lett. · 1995 · 74 · 210210.1103/PhysRevLett.74.2102 ↗
18. Park H. · Nature · 2000 · 407 · 5710.1038/35024031 ↗
19. Grobis M. · Phys. Rev. Lett. · 2005 · 94 · 13680210.1103/PhysRevLett.94.136802 ↗
20. Taninaka A. · Nano Lett. · 2003 · 3 · 33710.1021/nl025975r ↗
21. Jiang J. · Appl. Phys. Lett. · 2010 · 96 · 25311010.1063/1.3455905 ↗
22. Wang K. · Phys. Rev. Lett. · 2003 · 91 · 18550410.1103/PhysRevLett.91.185504 ↗
23. Kobayashi S. · J. Am. Chem. Soc. · 2003 · 125 · 811610.1021/ja034944a ↗
24. Popok V. · Solid State Commun. · 2005 · 133 · 49910.1016/j.ssc.2004.12.014 ↗
25. Feng M. · Science · 2008 · 320 · 35910.1126/science.1155866 ↗
26. Huang T. · Phys. Rev. B · 2010 · 81 · 08543410.1103/PhysRevB.81.085434 ↗
27. Feng M. · Acc. Chem. Res. · 2011 · 44 · 36010.1021/ar1001445 ↗
28. Kaun C. · Phys. Rev. Lett. · 2005 · 94 · 22680110.1103/PhysRevLett.94.226801 ↗
29. Jorn R. · Acc. Chem. Res. · 2010 · 43 · 118610.1021/ar100016d ↗
30. Seideman T. · J. Phys.: Condens. Matter · 2003 · 15 · R521
31. Kaun C.-C. · Phys. Rev. B · 2006 · 74 · 04541510.1103/PhysRevB.74.045415 ↗
32. Seideman T. · 2010
33. Jorn R. · J. Chem. Phys. · 2009 · 131 · 24411410.1063/1.3276281 ↗
34. Campbell E. · Chem. Phys. Lett. · 1998 · 288 · 13110.1016/S0009-2614(98)00255-3 ↗
35. Aree T. · Chem. Phys. Lett. · 1998 · 285 · 22110.1016/S0009-2614(98)00031-1 ↗
36. Zhang M. · J. Phys. Chem. A · 2008 · 112 · 547810.1021/jp801083m ↗
37. Tománek D. · Chem. Phys. Lett. · 1995 · 243 · 4210.1016/0009-2614(95)00839-V ↗
38. Slanina Z. · Chem. Phys. Lett. · 2008 · 463 · 12110.1016/j.cplett.2008.07.105 ↗
39. Pavanello M. · Chem. Phys. Lett. · 2007 · 442 · 33910.1016/j.cplett.2007.05.096 ↗
40. Li Y. · Chem. Phys. Lett. · 1994 · 221 · 45310.1016/0009-2614(94)00297-5 ↗
41. Broclawik E. · J. Chem. Phys. · 1998 · 108 · 349810.1063/1.475783 ↗
42. Dunlap B. · J. Phys. Chem. · 1992 · 96 · 978110.1021/j100203a038 ↗
43. Gromov A. · Curr. Appl. Phys. · 2002 · 2 · 5110.1016/S1567-1739(01)00101-8 ↗
44. Hernández-Rojas J. · J. Chem. Phys. · 1996 · 104 · 117910.1063/1.470778 ↗
45. Joslin C. · Chem. Phys. Lett. · 1993 · 215 · 14410.1016/0009-2614(93)89278-P ↗
46. Joslin C. · Chem. Phys. Lett. · 1993 · 211 · 58710.1016/0009-2614(93)80148-I ↗
47. Butz T. · 2006
48. Vrakking M. · Phys. Rev. A · 1996 · 54 · R3710.1103/PhysRevA.54.R37 ↗
49. Sainoo Y. · Phys. Rev. Lett. · 2005 · 95 · 24610210.1103/PhysRevLett.95.246102 ↗
50. Petek H. · Science · 2000 · 288 · 140210.1126/science.288.5470.1402 ↗
51. Ishioka K. · Phys. Rev. B · 2008 · 77 · 12140210.1103/PhysRevB.77.121402 ↗
52. Menzel D. · J. Chem. Phys. · 1964 · 41 · 331110.1063/1.1725730 ↗
53. Redhead P. · Can. J. Phys. · 1964 · 42 · 88610.1139/p64-083 ↗
54. Gadzuk J. · Annu. Rev. Phys. Chem. · 1988 · 39 · 39510.1146/annurev.pc.39.100188.002143 ↗
55. Gadzuk J. · Surf. Sci. · 1995 · 342 · 34510.1016/0039-6028(95)00607-9 ↗
56. Alavi S. · J. Chem. Phys. · 2000 · 113 · 441210.1063/1.1287796 ↗
57. Alavi S. · Phys. Rev. Lett. · 2000 · 85 · 537210.1103/PhysRevLett.85.5372 ↗
58. Alavi S. · Faraday Discuss. · 2000 · 117 · 21310.1039/b004093m ↗
59. Colbert D. · J. Chem. Phys. · 1992 · 96 · 198210.1063/1.462100 ↗
60. Fleck J. · Appl. Phys. · 1976 · 10 · 12910.1007/BF00896333 ↗