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Los componentes electrónicos construidos a partir de moléculas individuales utilizando síntesis química podría allanar el camino para dispositivos electrónicos, más «verdes» y sostenibles y más rápidos. Ahora, por primera vez, se ha elaborado un transistor de una sola monocapa molecular para trabajar donde realmente cuenta, en un chip de ordenador.

El circuito integrado molecular fue creado por un grupo de químicos y físicos del Chemistry Nano-Science Center de la Universidad de Copenhague y de la Academia de Ciencias de China, Beijing. El  descubrimiento acaba de ser publicado en línea en la revista científica  Advanced Materials. El descubrimiento fue posible gracias a un uso innovador del grafeno material bidimensional de carbono.

Primer paso hacia un circuito molecular integrado

Kasper Nørgaard es profesor asociado de química en la Universidad de Copenhague. Él cree que la primera ventaja del chip de grafeno del nuevo desarrollo será la de facilitar la prueba de los próximos componentes electrónicos moleculares. Pero también es seguro, que representa un primer paso hacia circuitos integrados moleculares adecuados. «El grafeno tiene algunas propiedades muy interesantes, que no puede ser igualada por ningún otro material. Lo que hemos demostrado por primera vez es que es posible integrar un componente funcional en un chip de grafeno. Sinceramente, siento que esto es noticia de primera plana «, dice Nørgaard.

Ver a través del emparedado central para funcionar

El chip de ordenador molecular es una especie de sándwich construido con una capa de oro, una de los componentes moleculares y otra extremadamente delgada de grafeno, un material de carbono. El transistor molecular en el emparedado  se enciende con la utilización de un impulso de luz que para una de las propiedades peculiares del grafeno es altamente útil. A pesar de que el grafeno es de carbono, es casi completamente transparente.

Ambientalmente importante, estratégicamente vitales

La búsqueda de transistores, cables, contactos y otros componentes electrónicos que se fabrican a partir de moléculas individuales ha tenido a los investigadores trabajando día y noche. A diferencia de los componentes tradicionales que se espera que no requieran metales pesados y elementos de tierras raras. Así deberían ser más baratos, así como menos perjudiciales para la tierra, el agua y los animales. Por desgracia, ha sido terriblemente difícil poner a prueba lo bien que estas moléculas funcionales trabajan.

La suerte

Anteriormente, la prueba de los componentes microscópicos tenía a los investigadores con un método comparable a una lotería. Para comprobar si una molécula de nuevo cuño conduciría o no  una corriente,  tenían que tirar prácticamente moléculas entre dos cables con corriente, con la esperanza de que al menos una molécula hubiera aterrizado de manera que cerrara el circuito.

El método de lotería suplantado por la colocación de precisión

Utilizando los nuevos chips de grafeno los investigadores ahora pueden colocar sus moléculas con gran precisión. Esto hace que sea más rápido y más fácil  probar la funcionalidad de cables moleculares, contactos y diodos de modo que se sabe si los químicos tienen que volver a sus vasos para desarrollar nuevas moléculas funcionales, explica Nørgaard.

«Hemos hecho un diseño, que va a mantener muchos tipos diferentes de moléculas», dice, y continúa: «Debido a que el andamio grafeno está más cerca del  diseño real de chips, hace que sea más fácil  probar los componentes, pero por supuesto que es también un paso en el camino de hacer un circuito integrado real utilizando componentes moleculares. Además, no debemos perder de vista el hecho de que los componentes moleculares tienen que terminar en un circuito integrado, si van a ser de alguna utilidad en la vida real «.
El trabajo ha sido financiado por el Danish Chinese Center for Molecular Nano-Electronics y  por la  Danish National Research Foundation, European Union 7th framework for research (7PM) y por la Fundación Lundbeck.

Referencia:

Tao Li, Martyn Jevric, Jonas R. Hauptmann, Rune Hviid, Zhongming Wei, Rui Wang, Nini E. A. Reeler, Erling Thyrhaug, Søren Petersen, Jakob A. S. Meyer, Nicolas Bovet, Tom Vosch, Jesper Nygård, Xiaohui Qiu, Wenping Hu, Yunqi Liu, Gemma C. Solomon, Henrik G. Kjaergaard, Thomas Bjørnholm, Mogens Brøndsted Nielsen, Bo W. Laursen, Kasper Nørgaard. Ultrathin Reduced Graphene Oxide Films as Transparent Top-Contacts for Light Switchable Solid-State Molecular Junctions. Advanced Materials, 2013; DOI: 10.1002/adma.201300607