EspañolVistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2023-07-03 Origen:Sitio
Reportado en la revista. química, el estudio muestra que la molécula tipo escalera sirve como un interruptor molecular robusto y reversible en una amplia gama de niveles de conductividad y diferentes estados moleculares.
'Nuestro trabajo supone un importante paso adelante hacia el desarrollo de dispositivos electrónicos moleculares funcionales', afirma Charles Schroeder, profesor de Economía James de Ciencia e Ingeniería de Materiales y profesor de Ingeniería Química y Biomolecular en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. .
Para mejorar la estabilidad química y mecánica de la molécula, el equipo utilizó nuevas estrategias en síntesis química para bloquear la columna vertebral molecular y evitar que la molécula gire, como convertir una escalera de cuerda en algo más estable como metal o madera.
'Imagínese un interruptor de luz que encendemos y apagamos todos los días, pero en lugar de accionar un interruptor real, agregamos estímulos químicos o electroquímicos para encender y apagar la señal eléctrica del material', dice el autor principal y ex estudiante de posgrado. Jialing (Carolina) Li. En comparación con los materiales inorgánicos a granel, las moléculas orgánicas individuales se pueden convertir en componentes eléctricos básicos, como cables y transistores, y ayudarán a lograr el objetivo final de reducir los circuitos eléctricos.
Los dispositivos electrónicos de una sola molécula se construyen como uniones con un puente de una sola molécula que generalmente está anclado a dos grupos de terminales conectados a electrodos metálicos. Estos dispositivos pueden programarse mediante el uso de un elemento sensible a estímulos en el puente que se puede encender y apagar mediante una variedad de estímulos como pH, campos ópticos, campos eléctricos, campos magnéticos, fuerzas mecánicas y control electroquímico.
El cambio de escala molecular ha sido un tema muy popular en los estudios de electrónica de una sola molécula', explica Li. 'Pero realizar un interruptor de múltiples estados a escala molecular es un desafío porque necesitamos un material que sea conductor y tenga varios estados de carga molecular diferentes, y requerimos que el material sea muy estable para que pueda encenderse y apagarse durante muchos años. ciclos.
Aunque Li exploró muchos otros materiales orgánicos, el inconveniente de esos materiales era que no eran estables en condiciones ambientales y podían descomponerse fácilmente cuando se exponían al oxígeno. Después de buscar el material ideal durante mucho tiempo, Li encontró oro cuando se topó con un material de un grupo de investigación de la Universidad Texas A&M (colaboradores de este proyecto) e inmediatamente lo identificó como ideal para sus propósitos.
La modificación de la estructura bloqueando la columna vertebral de la molécula evita que se produzcan hidrólisis, descomposición química debido a la reacción con el agua y otras reacciones de degradación, y facilita la caracterización del material, ya que no puede rotar ni cambiar de forma. Esta forma rígida y coplanar mejora las propiedades electrónicas de la molécula, facilitando el flujo de electrones a través del material. La estructura tipo escalera permite estados de carga molecular estables cuando se aplican estímulos externos que dan lugar a niveles de conductividad significativamente diferentes, lo que hace posible la conmutación de múltiples estados.
Este material cumple casi todos los requisitos necesarios para funcionar en dispositivos electrónicos de una sola molécula: es estable en condiciones ambientales, puede encenderse y apagarse muchas veces, es conductor (aunque no tan conductor como el metal) y tiene diferentes estados moleculares accesibles. para ser utilizado.
'Los investigadores han estado luchando por minimizar el tamaño del transistor para que quepa el mayor número posible en chips para semiconductores, normalmente utilizando materiales inorgánicos como el silicio', dice Li. 'Una forma alternativa de hacerlo es utilizar materiales orgánicos como un material de una sola molécula para conducir los electrones y reemplazar las contrapartes inorgánicas'. La estructura tipo escalera utilizada en esta investigación promete ser utilizada como materiales funcionales para transistores moleculares.
Por ahora, sólo se utiliza una unidad de la molécula para la electrónica de una sola molécula, pero es posible ampliar la longitud para incluir muchas unidades repetidas para hacer un cable molecular más largo. El equipo cree que el material seguirá siendo muy conductor, incluso en distancias más largas.
