Měření a výpočty vodivostí jednotlivých molekul
| Název práce v češtině: | Měření a výpočty vodivostí jednotlivých molekul |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Single molecule conductivity measurements and theoretical models |
| Klíčová slova anglicky: | molecular junctions|single molecule conductivity|break junction technique|non-equilibrium Greens function (NEGF)|density functional theory|molecular dynamics |
| Akademický rok vypsání: | 2024/2025 |
| Typ práce: | disertační práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v.v.i. (32-UOCHAV) |
| Vedoucí / školitel: | RNDr. Jaroslav Vacek, Ph.D. |
| Řešitel: |
| Zásady pro vypracování |
| Bude upřesněno, podrobnější informace: vacek@uochb.cas.cz |
| Seznam odborné literatury |
| Současné publikace autorů: Latha Venkataraman, Juan Carlos Cuevas, Mark Ratner, Abraham Nitzan, Kurt Stockbro, Ron Naaman a dalších. Podrobnější informace emailem. |
| Předběžná náplň práce |
| Jak protéká elektrický proud jedinou molekulou? Podrobné pochopení tohoto problému je nezbytné pro vývoj budoucích aplikací molekulární elektroniky. V rámci tohoto projektu využijeme nedávno vyvinuté zařízení break junction (STM-BJ a MCBJ), stejně jako teoretické metody pro zkoumání elektrických vlastností různých jednomolekulárních spojení obsahujících nové molekulární dráty a další elektrické komponenty. Patří mezi ně systémy v současnosti syntetizované na ÚOCHB, a to: heliceny, helicenoidy, feroceny, thiofulvaleny atd. včetně chirálních struktur. Pokusíme se také objasnit kontroverzní magneto-elektro chirální jevy. Všechny studované spoje budou následně podrobeny in silico modelování a NEGF DFT výpočtům transportních vlastností.
Od studenta se očekává, že se naučí zacházet se vzorky, samostatně připravovat a provádět měření na našem zařízení MCBJ a připravovat a analyzovat teoretické výpočty. Příprava vzorku zahrnuje pouze středoškolskou chemii. Vlastní měření MCBJ je automatizované a snadno proveditelné. Očekává se více úsilí v teoretickém modelování. To bude provedeno většinou pomocí komerčního softwaru a je relativně snadné jej zvládnout. Předpokládané znalosti uchazeče na úrovni ukončeného magisterského studia v oboru biofyzika a chemická fyzika, vhodné jsou i základní znalosti fyziky pevných látek, předpokládá se znalost metod DFT. |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| How does electrical current flow through a single molecule? A detailed understanding of this problem is essential for the development of future molecular electronics applications. Within the present project, we will use the break junction (STM-BJ and MCBJ) apparatus that we have recently developed as well as theoretical methods to investigate the electrical properties of various single-molecule junctions containing novel molecular wires and other electrical components. These include systems currently synthesized at IOCB, namely: helicenes, helicenoids, ferocenes, thiofulvalenes etc. including chiral structures. We will also attempt to elucidate the controversial magneto-electro chiral phenomena. All studied junctions will be then subjected to in silico modeling and NEGF DFT calculations of transport properties.
The student is expected to learn to handle samples, independently prepare and run measurements at our MCBJ device, and prepare, submit, and analyze theoretical calculations. Sample preparation involves some high school chemistry. The actual MCBJ measurement is automated and easy to perform. More effort is expected in the theoretical modeling. This will be done using commercial software, mostly, and is relatively easy to master. Presumed knowledge of the applicant at the level of a completed master's degree in the field of biophysics and chemical physics, basic knowledge of solid state physics is also suitable, and knowledge of DFT methods is assumed as well as. |