Ladungstransport und Leitfähigkeitsschalten von redoxaktiven Azulen‐Derivaten

Azulen (Az) ist ein nicht-alternierender aromatischer Kohlenwasserstoff, der aus einem elektronenreichen Ring mit funf und einem elektronenarmen Ring mit sieben Gliedern besteht. Diese Elektronenverteilung fuhrt zu einer intrinsischen Redoxaktivitiat. Durch Variieren der Befestigungspunkte der beiden elektrodenverbindenden Substituenten am Az-Zentrum wird der Einfluss der Redoxfunktionalitat auf den Ladungstransport untersucht. Die Leitfahigkeit des 1,3-Az-Derivats ist dabei mindestens eine Grosenordnung geringer als die der 2,6-Az- und 4,7-Az-Derivate, in Ubereinstimmung mit Resultaten der Dichtefunktionaltheorie (DFT). Auserdem weist nur 1,3-Az eine ausgepragt nichtlineare Strom-Spannungs-Kennlinie mit Hysterese auf, was durch einen spannungsabhangigen Schaltvorgang ausgelost wird. Die DFT-Ergebnisse zeigen weiter, dass das LUMO einerseits am nachsten bei der Fermi-Energie der Elektroden liegt, andererseits aber nur bei den 2,6- und 4,7-Az-Derivaten den aktiven Ladungskanal darstellt, wahrend das 1,3-Az-Derivat bei niedriger Spannung das HOMO und bei hoher Spannung das LUMO+1 verwendet. Im Gegenzug schafft das lokalisierte, nur schwach gekoppelte LUMO des 1,3-Az einen zusatzlichen, langsamen Transportkanal fur Elektronenhopping, das fur den spannungsinduzierte Schaltvorgang aufgrund der Besetzung eines einzelnen Molekulorbitals (MO) verantwortlich ist.