¿Qué tan pequeños pueden llegar a ser?

Los polímeros pueden ser la clave para los dispositivos electrónicos de moléculas únicas

30.05.2019

Angewandte Chemie

El estudio de dispositivos de una sola molécula utilizando un microscopio de barrido de túnel (STM) implica la creación de una unión (contacto eléctrico) entre la punta metálica del microscopio y una sola molécula en una superficie diana. La corriente que fluye a través de la punta es analizada para medir el potencial de la molécula objetivo para aplicaciones funcionales en electrónica monomolecular.

Científicos del Instituto de Tecnología de Tokio y de la Universidad de Tsukuba demuestran que los polímeros podrían desempeñar un papel clave en la fabricación de dispositivos electrónicos monomoleculares, lo que nos permite ampliar los límites de la revolución de la nanoelectrónica.

Uno de los aspectos más llamativos de los dispositivos electrónicos que tenemos hoy en día es su tamaño y el tamaño de sus componentes. Uno de los principales temas de investigación en el campo de la electrónica en todo el mundo, y por buenas razones, es empujar los límites de lo pequeño que puede ser un componente electrónico. Por ejemplo, la manipulación precisa de corrientes increíblemente pequeñas utilizando la nanoelectrónica podría permitirnos no sólo mejorar las limitaciones actuales de la electrónica, sino también concederles nuevas funcionalidades.

¿Hasta dónde llega la madriguera del conejo en el campo de la miniaturización? Un equipo de investigación dirigido por Tomoaki Nishino, profesor asociado de la Escuela de Ciencias del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech), está explorando las profundidades de este tema; en otras palabras, están trabajando en dispositivos de moléculas únicas. "Se espera que la miniaturización definitiva se realice mediante la electrónica molecular, donde se utiliza una sola molécula como elemento funcional", explica Nishino.

Sin embargo, como cabría esperar, la creación de componentes electrónicos a partir de una sola molécula no es una tarea fácil. Los dispositivos funcionales que consisten en una sola molécula son difíciles de fabricar. Además, los empalmes (puntos de "contacto eléctrico") que los involucran tienen una vida útil corta, lo que dificulta su aplicación. Basándose en trabajos anteriores, el equipo de investigación dedujo que una larga cadena de monómeros (moléculas simples) para formar polímeros produciría mejores resultados que las moléculas más pequeñas. Para demostrar esta idea, emplearon una técnica llamada microscopía de barrido de túnel (STM), en la que se utiliza una punta metálica que termina en un solo átomo para medir corrientes extremadamente pequeñas y sus fluctuaciones que ocurren cuando la punta crea una unión con un átomo o átomos en la superficie del objetivo. A través de STM, el equipo creó uniones compuestas por la punta y un polímero llamado poli(vinilpiridina) o su homólogo monómero, llamado 4,4'-trimetilendiodipiridina, que puede considerarse como uno de los componentes del polímero. Al medir las propiedades conductoras de estas uniones, los investigadores buscaron probar que los polímeros podrían ser útiles para fabricar dispositivos de molécula única.

Sin embargo, para llevar a cabo sus análisis, el equipo tuvo que idear primero un algoritmo que les permitiera extraer las cantidades que les interesaban de las señales actuales medidas por el STM. En resumen, su algoritmo les permitió detectar y contar automáticamente pequeñas mesetas en la señal actual medida en el tiempo desde la punta y la superficie del objetivo; las mesetas indicaban que se había creado una unión conductora estable entre la punta y una sola molécula en la superficie.

Utilizando este enfoque, el equipo de investigación analizó los resultados obtenidos para las uniones creadas con el polímero y su contraparte monomérica. Encontraron que el polímero tenía mejores propiedades como componente electrónico que el monómero. "La probabilidad de formación de uniones, una de las propiedades más importantes para futuras aplicaciones prácticas, era mucho mayor para la unión de polímeros", afirma Nishino. Además, se encontró que la vida útil de estas uniones era mayor, y la corriente que fluye a través de las uniones de polímero era más estable y predecible (con menos desviación) que la de las uniones monoméricas.

Los resultados presentados por el equipo de investigación revelan el potencial de los polímeros como bloques de construcción para la miniaturización electrónica en el futuro. ¿Son la clave para empujar los límites de los límites físicos alcanzables? Con suerte, el tiempo lo dirá pronto.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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