Orbital coupling and dependence of mechanical deformation in molecular structures

Abstract

Se han desarrollado varios modelos teóricos para comprender la relación entre la transmisión electrónica a través de moléculas orgánicas, la quiralidad de las estructuras y la orientación del spin del electrón, que explican la alta polarización del spin observada en resultados experimentales. Los modelos teóricos analíticos contemplan el Hamiltoniano asociado con el movimiento de un electrón a través de la molécula, incluyendo la contribución de las interacciones Spin-Orbit (SO) y el solapamiento de orbitales para los términos cinéticos. En este trabajo, se realiza un modelo Tight-Binding que incluye elementos Slater-Koster para representar la contribución del solapamiento de orbitales en estructuras moleculares. Se incluye una dependencia explícita de las variables físicas que describen las moléculas (radio, pitch, la distancia entre átomos, entre otros) y una base orbital 2p en una estructura general para determinar expresiones generales de elementos Slater-Koster en un sistema de coordenadas específico. Estos elementos son una representación cuántica del enlace químico entre dos átomos en una molécula. Con la parametrización correcta de la estructura molecular, se probó el comportamiento de la magnitud de las superposiciones de los orbitales con deformaciones mecánicas. Las expresiones propuestas reproducen los resultados analíticos obtenidos previamente para ADN y nanotubos y pueden usarse para describir otras estructuras, como benceno, oligopéptidos, entre otros. Finalmente, fueron escritas diferentes rutas que conectan pz orbital en átomos a través de los términos Slater-Koster, incluidas las interacciones SO y el efecto Stark que se pueden usar para generar una lista de términos en un modelo de Hamiltoniano Tight-Binding.