Struktur Supramolekul Memungkinkan Pengangkutan Muatan Foto-responsif di Persimpangan Berbasis Porfirin

Abstrak
Elektronik supramolekul menawarkan peluang berharga untuk membuat perangkat fungsional dengan perilaku pengangkutan muatan (CT) yang dapat disetel. Strukturnya yang beragam dan non-kovalen memungkinkan modulasi CT yang tepat dengan rangsangan eksternal. Meskipun potensial, mencapai modulasi CT yang efektif dalam supramolekul melalui rangsangan eksternal tetap menjadi tantangan karena kurangnya sistem kaku dengan respons yang dapat diprediksi terhadap rangsangan tersebut. Untuk mengatasi tantangan ini, kami mengeksplorasi penggunaan struktur supramolekul berbasis porfirin dan respons CT mereka terhadap iluminasi cahaya. Dengan menggabungkan ligan kaku untuk meningkatkan jarak spasial antara dua unit porfirin, kami mengurangi interaksi mereka, membuat sangkar yang mengandung porfirin yang menunjukkan efisiensi pemisahan pasangan elektron-lubang yang lebih tinggi dibandingkan dengan monomer dalam keadaan padat. Memanfaatkan keuntungan ini, CT foto-responsif yang lebih efektif dicapai untuk sangkar di persimpangan keadaan padat dibandingkan dengan monomer. Arus melalui persimpangan sangkar berkurang saat iluminasi. Perhitungan teoritis menunjukkan bahwa pengurangan konduktivitas muncul dari peningkatan energi yang diimbangi antara molekul dan elektroda di bawah penyinaran cahaya. Selain itu, CT fotoresponsif dapat disetel dengan baik dengan menyesuaikan ion logam yang terkoordinasi dalam porfirin dan jarak antara sangkar dan elektroda. Penelitian ini membuka jalan baru untuk mengembangkan perangkat optoelektronik supramolekuler.