Rational design of [e]-fusion induced high-performance DHP/CPD based photoswitches

融合 合理设计 化学 纳米技术 计算机科学 物理 材料科学 哲学 语言学
作者
Li Han,Heming Li,Xi Zuo,Quan Gao,Dongmei Li,Bin Cui,Changfeng Fang,Desheng Liu
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [Royal Society of Chemistry]
卷期号:22 (45): 26255-26264 被引量:3
标识
DOI:10.1039/d0cp03827j
摘要

We report an effective strategy for improving the electronic transport and switching behaviors of dimethyldihydropyrene/cyclophanediene (DHP/CPD)-based molecular devices, an intriguing photoswitch that can be triggered by ultraviolet/visible (UV-vis) light irradiation. Aiming to obtain molecular devices with high on-off ratios, we assess a series of molecular designs formed by [e]-fusing different arenes on a conjugated macrocycle to modulate the photochemical and electronic properties. Here, the switching mechanism and transport properties of [e]-fused DHP/CPD-based nanojunctions are theoretically investigated by first-principles calculations. As a result, the large diversity in electrical conductance between the closed and open forms certifies the substantial switching behavior observed in these sandwich structures. The maximum on-off ratios in all designed photoswitches are greater than 102. Further analysis confirms the improvement of switching performance caused by [e]-fusion. Notably, in the benzo-fused molecular junctions, the maximum on-off ratio is up to 103, which is 55 times larger than that of the un-fused one. We also find that the position of the switch core can remarkably affect the performance of photoswichable nanodevices.
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