Dispositivo de tunelización resonante basado en una sola molécula:inicialmente a partir de cero, la corriente aumenta con el voltaje. Sin embargo, para voltajes más altos, la corriente disminuye mostrando así una resistencia diferencial negativa. La línea roja dibujada calculada coincide con los datos. Crédito:Investigación fundamental sobre la materia (FOM)
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft, La Universidad de Groningen y la Fundación FOM han diseñado una sola molécula que puede actuar como un bloque de construcción útil en circuitos de tamaño nanométrico. Descubrieron que la molécula funciona como un dispositivo de efecto túnel resonante, un componente esencial en teléfonos móviles y WiFi. En la tecnología de semiconductores convencional, estos dispositivos tienen un diseño complicado que consta de varias capas de diferentes materiales. Esta es la primera vez que se ha realizado un dispositivo de este tipo en la escala más pequeña imaginable, proporcionando así una opción interesante dentro de la continua reducción de componentes electrónicos por parte de la industria convencional. Los resultados se publican en línea esta semana en Nanotecnología de la naturaleza .
Electrónica molecular
Las moléculas tienen un tamaño típico de unos pocos nanómetros, convirtiéndolos en el límite máximo para reducir el tamaño de los componentes electrónicos actuales, como diodos, transistores, y los llamados dispositivos de tunelización resonantes. Electrónica de radiofrecuencia, como, por ejemplo, utilizado en teléfonos móviles y WiFi, Confíe en el uso de dispositivos de tunelización resonantes. Estos dispositivos exhiben conductancia diferencial negativa, lo que significa que un aumento de voltaje en el dispositivo da como resultado un disminución en corriente eléctrica a través de él. Este efecto se puede utilizar para amplificar señales eléctricas.
Tracción
La conductancia diferencial negativa medida en una sola molécula considerada por los equipos de investigación de Delft y Groningen, era muy prominente y sintonizable manipulando mecánicamente la molécula. El grado de flexión de la molécula podría variarse tirando de ella ajustando la distancia entre los electrodos a los que está adherida la molécula (ver archivo GIF).
Reglas de diseño
Atrapamiento de una molécula entre dos electrodos de oro:cuando se mide al mismo tiempo la corriente a través de la molécula, Aparece una resistencia diferencial negativa. La estructura molecular se calcula en cada paso en función de las fuerzas entre los átomos.
De estas observaciones se derivaron nuevas reglas de diseño para implementar funcionalidades electrónicas complejas en moléculas individuales. Como resultado, los investigadores pudieron demostrar el dispositivo de tunelización resonante más pequeño conocido con una conductancia diferencial negativa pronunciada. Es más, los resultados allanan el camino para el diseño de un rectificador eficiente de una sola molécula (que convierte CA en CC). Puede construirse basándose en el mismo principio de tunelización resonante.
Esta investigación se realizó con el apoyo económico de la Fundación FOM, NWO / OCW, y el programa marco europeo del 7PM.
