共役と重複：
分子ワイヤのバックボーンは、電荷輸送を促進する共役二重結合または芳香環で構成されています。隣接するモノマー間の結合の程度と軌道オーバーラップの程度は、ワイヤのコンダクタンスを決定する上で重要な役割を果たします。分子骨格に沿ったπ軌道の連続的かつ効率的なオーバーラップは、効果的な電子非局在化を促進し、より高いコンダクタンスにつながります。
共鳴効果：
一連のモノマーは、コンダクタンスを調節できる分子ワイヤ内に共鳴効果を導入できます。共鳴は、分子に対して複数の等価なルイス構造を採取できる場合に発生します。これらの共鳴構造は、ワイヤの全体的な電子構造に寄与し、電荷分布とエネルギーレベルに影響します。特定のモノマー配列は、特定の共鳴構造を安定させ、コンダクタンスを強化または減少させることができます。
バンドギャップとホモルモギャップ：
バンドギャップ、または最も高い占有分子軌道（HOMO）と最も低い非占有分子軌道（LUMO）のエネルギー差は、電子が分子ワイヤを通って移動できる容易さを決定します。ホモルモギャップが小さいことは、電子輸送のエネルギー障壁が低いことを示し、コンダクタンスが高くなります。モノマーのシーケンスは、HOMOとLUMOのエネルギーレベルを変化させ、バンドギャップ、その結果、コンダクタンスに直接影響します。
構造的剛性と立体構造効果：
モノマー配列は、分子ワイヤの全体的な剛性または柔軟性に影響を与える可能性があります。硬質分子骨格は、立体構造の変化の減少と軌道の重複の改善により、より良い電荷輸送を促進します。一方、柔軟なワイヤは、効率的なπ眼窩のオーバーラップを破壊する立体構造の変化を経験し、コンダクタンスの低下につながる可能性があります。
モノマー間の相互作用：
隣接するモノマー間の特定の相互作用は、分子線のコンダクタンスに影響を与える可能性があります。水素結合、静電力、立体障害などの相互作用は、ワイヤ内の分子形状、電荷分布、および共役を変化させる可能性があります。これらの相互作用は、性質と強度に応じてコンダクタンスを強化または減少させることができます。
ドーピングと機能化：
ドーピング、または特定の原子または官能基のモノマー配列への意図的な導入により、分子ワイヤのコンダクタンスを大幅に変更できます。ドーピングは、電荷キャリア濃度を変更したり、エネルギーレベルを変更したり、ワイヤー内に追加の共役経路を導入したり、それによって全体的な導電率に影響を与える可能性があります。
要約すると、分子ワイヤのモノマー配列は、これらのナノスケールデバイスのコンダクタンスを決定する上で重要な役割を果たします。共役、共鳴効果、バンドギャップ、構造的剛性、モノマー間の相互作用、ドーピングなどの要因は、分子エレクトロニクスアプリケーションで望ましい電気特性を達成するために、モノマーの慎重な選択と配置を通じて調整できます。
