Kimyasanal.com Kimyasanal.com Kimyasanal.com
Kimyasanal.com
In creating, the only hard thing is to begin: a grass blade's no easier to make than an oak
James Russell Lowell
Kimyasanal.com
Kimyasanal.com




Elektronik Yapıdan İletkenliğe ve Marcus Denklemi



Bir bileşiğin elektronik yapısı ile iletkenliği arasındaki ilişkinin varlığı her ne kadar çok açık olsa da, bu ilişkiyi parametrelere ve denklemlere dökmek o kadar kolay değildir. Buna rağmen kimyasal yapı ile iletkenlik arasında belirli bağlantılar kurmak ve bazı parametreler tanımlamak ve bunlardan yola çıkarak yeni özelliklerde bileşikler üretmek mümkündür. Pi elektronlarının konjuge olduğu sistemlerde geometrik yapı ile elektronik yapı arasındaki ilişki nihai olarak iletkenliği kontrol etmektedir. Bu şu demektir; molekül üzerindeki elektron sayısı, elektronların eşlenmiş olup olmaması, temel halde ya da uyarılmış halde bulunması gibi elektronik özellikler molekülün geometrisini(bağ uzunluklarını, bağ açılarını, atomların birbirlerine göre yönlenişlerini, vs. ) etkilemektedir.

Moleküler seviyede yük taşıma mekanizması, elektronun yüklü bir oligomerden yanındaki nötral bir oligomere taşınması ve bu prosesin bütün oligomerler arasında anottan katoda kadar devam etmesi şeklinde tanımlanabilir. Bu prosesin mükemmel olması için metaryelin fiziksel ve kimyasal kusurlardan (defect) uzak olması gerekir, yoksa elektron transferi esnasında taşıyıcı yük bu kusurlardan kaynaklanan tuzaklarda (traps) lokalize olup, iletkenliği azaltabilirler.

Bu elektron transfer mekanizmasının hızı Marcus denklemi ile belirli bir yaklaşımla incelenebilir. Marcus denklemindeki iki önemli parametre şöyledir;

t : komşu moleküller arasındaki elektronik örtüşme faktörüdür (electronic coupling), değerinin büyük olması elektron transfer hızını artırır. Örneğin, pentacene molekülünde bu parametrenin değeri yüksektir ve elektronun ve boşluğun 0.5 eV kadar bir bant genişliğine sahip olmasını sağlamaktadır.

λ : geri organizasyon enerjisi molekülde elektronik bir değişiklik olduğu zaman geometrideki değişimin enerji değeridir. İletkenlikte bu olay iki defa olur, moleküle önce ekstra bir elektron veya artı yüklü boşluk gelir daha sonra molekül bunu komşu moleküle iletir. Her molekül için iki defa söz konusu olan bu enerji be kadar küçükse, hız o kadar büyük olur. Bu enerji sadece molekülün kendi içinde değil, aynı zamanda molekülün etrafındaki ortamın polarizasyonu ile de alakalıdır. HOMO ve LUMO orbitalleri bütün moleküle dağılmış olan sistemlerde bu enerji değeri düşüktür. Genellikle 0.1 eV mertebesindedir.

Bu hız aynı zamanda bize iletkenliği sağlayan yükün (yani boşluk ya da elektronun kendisinin) hareketliliği hakkında bilgi vermektedir. Hız ne kadar yüksek ise hareketlilik (mobility) o kadar yüksektir ve iletkenlik de o kadar fazladır. Şu an için molarite hesapladığımız gibi denklemler kullanıp, molekülün yapısından yola çıkıp iletkenliğini tam olarak hesaplayamasak da, bilinen moleküllerin özelliklerinden yola çıkıp, basit denklemler kullanarak molekülün iletkenliği hakkında bilgi alabiliyoruz.




Üye Yorumları

Yazar Mesaj
 

Henüz yorum eklenmedi! İlk yorumu sen yap!



Copyright © 2004-2020 - https://www.kimyasanal.com  
Mevzuat.com açıldı.
Turkbank.com açıldı.
FinansMuhendisi.com açıldı.