How to build a molecular Helmholtz coil? The possibility to create a Helmholtz coil at the molecular level is studied via the induced magnetic responses of several small cyclic hydrocarbon dimers with formula (CnHn)2 and Dnh symmetry (n = 6–10). Our results reveal that for n ≥ 8, π-electrons give rise to a uniform magnetic field within the central region between rings, satisfying the Helmholtz coil condition. This uniformity is independent of the intensity of the induced magnetic field.
REFERENCES
1.
J.-M.
Lehn
, Angew. Chem., Int. Ed. Engl.
29
, 1304
(1990
).2.
D. B.
Strukov
, G. S.
Snider
, D. R.
Stewart
, and R. S.
Williams
, Nature
453
, 80
(2008
).3.
S. J.
Tans
, A. R. M.
Verschueren
, and C.
Dekker
, Nature
393
, 49
(1998
).4.
J.
Park
, A. N.
Pasupathy
, J. I.
Goldsmith
, C.
Chang
, Y.
Yaish
, J. R.
Petta
, M.
Rinkoski
, J. P.
Sethna
, H. D.
Abruña
, P. L.
McEuen
, and D. C.
Ralph
, Nature
417
, 722
(2002
).5.
Z.
Yao
, H. W. Ch.
Postma
, L.
Balents
, and C.
Dekker
, Nature
402
, 273
(1999
).6.
C. P.
Collier
, E. W.
Wong
, M.
Belohradsky
, F. M.
Raymo
, J. F.
Stoddart
, P. J.
Kuekes
, R. S.
Williams
, and J. R.
Heath
, Science
285
, 391
(1999
).7.
J. M.
Tour
, Acc. Chem. Res.
33
, 791
(2000
).8.
P.
Peumans
, A.
Yakimov
, and S. R.
Forrest
, J. Appl. Phys.
93
, 3693
(2003
).9.
Y.
Shirota
, J. Mater. Chem.
10
, 1
(2000
).10.
L.
Bogani
and W.
Wernsdorfer
, Nat. Mater.
7
, 179
(2008
).11.
S. V.
Aradhya
and L.
Venkataraman
, Nat. Nanotechnol.
8
, 399
(2013
).12.
H.
Oberhofer
, K.
Reuter
, and J.
Blumberger
, Chem. Rev.
117
, 10319
(2017
).13.
N. J.
Tao
, Nat. Nanotechnol.
1
, 173
(2006
).14.
15.
R. C.
Calhoun
, Am. J. Phys.
64
, 1399
(1996
).16.
D.
Petkovic
and M.
Radic
, Serb. J. Electr. Eng.
12
, 375
(2015
).17.
M. R.
Basar
, M. Y.
Ahmad
, J.
Cho
, and F.
Ibrahim
, IEEE Trans. Ind. Electron.
64
, 1113
(2017
).18.
C.
Coillot
, E.
Nativel
, M.
Zanca
, and C.
Goze-Bac
, J. Sens. Sens. Syst.
5
, 401
(2016
).19.
P.-B.
Zhou
, G.-T.
Ma
, Z.-T.
Wang
, T.-Y.
Gong
, C.-Q.
Ye
, and H.
Zhang
, IEEE Trans. Appl. Supercond.
26
, 1
(2016
).20.
S.
Angelopoulos
, P.
Vourna
, A.
Ktena
, P.
Tsarabaris
, and E.
Hristoforou
, IEEE Trans. Magn.
55
, 1
(2019
).21.
J.
Jusélius
, D.
Sundholm
, and J.
Gauss
, J. Chem. Phys.
121
, 3952
(2004
).22.
G.
Merino
, T.
Heine
, and G.
Seifert
, Chem. Eur. J.
10
, 4367
(2004
).23.
D.
Sundholm
, M.
Rauhalahti
, N.
Özcan
, R.
Mera-Adasme
, J.
Kussmann
, A.
Luenser
, and C.
Ochsenfeld
, J. Chem. Theory Comput.
13
, 1952
(2017
).24.
C.
Corminboeuf
, P. v. R.
Schleyer
, and P.
Warner
, Org. Lett.
9
, 3263
(2007
).25.
D. E.
Bean
and P. W.
Fowler
, Org. Lett.
10
, 5573
(2008
).26.
R.
Nozawa
, H.
Tanaka
, W.-Y.
Cha
, Y.
Hong
, I.
Hisaki
, S.
Shimizu
, J.-Y.
Shin
, T.
Kowalczyk
, S.
Irle
, D.
Kim
, and H.
Shinokubo
, Nat. Commun.
7
, 13620
(2016
).27.
M.
Pitoňák
, P.
Neogrády
, J.
Rĕzáč
, P.
Jurečka
, M.
Urban
, and P.
Hobza
, J. Chem. Theory Comput.
4
, 1829
(2008
).28.
R.
Ditchfield
, Mol. Phys.
27
, 789
(1974
).29.
K.
Wolinski
, J. F.
Hinton
, and P.
Pulay
, J. Am. Chem. Soc.
112
, 8251
(1990
).30.
M. J.
Frisch
, G. W.
Trucks
, H. B.
Schlegel
, G. E.
Scuseria
, M. A.
Robb
, J. R.
Cheeseman
, G.
Scalmani
, V.
Barone
, G. A.
Petersson
, H.
Nakatsuji
, X.
Li
, A. M. M.
Caricato
, J.
Bloino
, B. G.
Janesko
, R.
Gomperts
, B.
Mennucci
, H. P.
Hratchian
, J. V.
Ortiz
, A. F.
Izmaylov
, J. L.
Sonnenberg
, D.
Williams-Young
, F. L. F.
Ding
, F.
Egidi
, J.
Goings
, B.
Peng
, A.
Petrone
, T.
Henderson
, D.
Ranasinghe
, V. G.
Zakrzewski
, J.
Gao
, N.
Rega
, G.
Zheng
, W.
Liang
, M.
Hada
, M.
Ehara
, K.
Toyota
, R.
Fukuda
, J.
Hasegawa
, M.
Ishida
, T.
Nakajima
, Y.
Honda
, O.
Kitao
, H.
Nakai
, T.
Vreven
, K.
Throssell
, J. A.
Montgomery
, Jr., J. E.
Peralta
, F.
Ogliaro
, M.
Bearpark
, J. J.
Heyd
, E.
Brothers
, K. N.
Kudin
, V. N.
Staroverov
, T.
Keith
, R.
Kobayashi
, J.
Normand
, K.
Raghavachari
, A.
Rendell
, J. C.
Burant
, S. S.
Iyengar
, J.
Tomasi
, M.
Cossi
, J. M.
Millam
, M.
Klene
, C.
Adamo
, R.
Cammi
, J. W.
Ochterski
, R. L.
Martin
, K.
Morokuma
, O.
Farkas
, J. B.
Foresman
, and D. J.
Fox
, gaussian 09, Revision D.01, Gaussian, Inc.
, Wallingford, CT
, 2013
.31.
T.
Heine
, R.
Islas
, and G.
Merino
, J. Comput. Chem.
28
, 302
(2007
).32.
F.
Weinhold
, C. R.
Landis
, and E. D.
Glendening
, Int. Rev. Phys. Chem.
35
, 399
(2016
).33.
M.
Orozco-Ic
, J. L.
Cabellos
, and G.
Merino
, AroMagnetic
(Cinvestav-Merida
, Mexico
, 2016
).34.
R.
Islas
, T.
Heine
, and G.
Merino
, Acc. Chem. Res.
45
, 215
(2012
).35.
K. H.
Fischer
, P.
Hemberger
, A.
Bodi
, and I.
Fischer
, Beilstein J. Org. Chem.
9
, 681
(2013
).36.
R. W. A.
Havenith
, P. W.
Fowler
, and L. W.
Jenneskens
, Org. Lett.
8
, 1255
(2006
).37.
G.
Monaco
and R.
Zanasi
, J. Phys. Chem. A
118
, 1673
(2014
).38.
A.
Magyarkuti
, O.
Adak
, A.
Halbritter
, and L.
Venkataraman
, Nanoscale
10
, 3362
(2018
).39.
J. M.
Azpiroz
, R.
Islas
, D.
Moreno
, M. A.
Fernández-Herrera
, S.
Pan
, P. K.
Chattaraj
, G.
Martínez-Guajardo
, J. M.
Ugalde
, and G.
Merino
, J. Org. Chem.
79
, 5463
(2014
).40.
A. C.
Castro
, M. P.
Johansson
, G.
Merino
, and M.
Swart
, Phys. Chem. Chem. Phys.
14
, 14905
(2012
).41.
B.
Mihailescu
, I.
Plotog
, and M. N.
Velcea
, in 2015 IEEE 21st International Symposium for Design and Technology in Electronic Packaging (SIITME)
(IEEE
, 2015
), p. 157
.42.
O.
Espinosa
and V.
Slusarenko
, Am. J. Phys.
71
, 953
(2003
).43.
V.
Labinac
, N.
Erceg
, and D.
Kotnik-Karuza
, Am. J. Phys.
74
, 621
(2006
).© 2019 Author(s).
2019
Author(s)
You do not currently have access to this content.