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  • Científicos de la electrónica molecular rompen récord imposible

    Los empalmes y mecanismo de rectificación. a, Estructura molecular de HSC 15 Fc – C≡C – Fc. B, Ilustración esquemática de las uniones, donde α es el ángulo de inclinación de la unidad Fc – C≡C – Fc. Las flechas dobles indican la interacción de Coulomb o van der Waals entre la unidad Fc-C≡C-Fc y el electrodo superior polarizado negativa o positivamente, respectivamente. C, Diagramas de niveles de energía con sesgo positivo y negativo, donde las flechas indican el mecanismo de transporte de carga yn (V) es el funcional que describe el número de moléculas implicadas en el transporte de carga dependiente del sesgo. Crédito: Nanotecnología de la naturaleza (2017). DOI:10.1038 / nnano.2017.110

    Un equipo de investigación internacional que incluye al profesor Enrique del Barco de la Universidad de Florida Central, Damien Thompson de la Universidad de Limerick y Christian A. Nijhuis de la Universidad Nacional de Singapur han resuelto una limitación importante que durante casi 20 años ha impedido el uso práctico de diodos moleculares.

    Los circuitos eléctricos son los componentes básicos de la electrónica moderna, con componentes que controlan el flujo de corriente. Uno de esos componentes es el diodo, que permite el flujo de corriente en una dirección mientras bloquea el flujo opuesto.

    Los circuitos que son omnipresentes en los dispositivos electrónicos de todo el mundo están basados ​​en silicio. Pero los científicos llevan mucho tiempo intentando duplicar las capacidades de los circuitos basados ​​en silicio a nivel molecular. La electrónica molecular utiliza moléculas individuales o colecciones a nanoescala de moléculas individuales como componentes electrónicos. Eso permitiría la miniaturización sin precedentes de computadoras y otros dispositivos electrónicos.

    Los diodos se caracterizan por su relación de rectificación, que es la tasa entre la corriente para polarización eléctrica positiva y negativa. Las relaciones de rectificación de los diodos comerciales basados ​​en silicio tienen relaciones de rectificación entre 10 5 y 10 8 .

    Cuanto mayor sea la tasa de rectificación, cuanto más preciso sea el control de la corriente. Entonces, durante casi 20 años sin éxito, los investigadores han estado intentando diseñar diodos moleculares que igualen o superen esa relación de rectificación. Una limitación teórica fundamental de una sola molécula tenía diodos moleculares limitados a proporciones de rectificación no superiores a 10 3 —Muy lejos de los valores comerciales de los diodos basados ​​en silicio.

    Ahora, como se informó el lunes en la revista académica Nanotecnología de la naturaleza , un equipo de científicos liderado por Nijhuis ha demostrado una forma de alcanzar un índice de rectificación que se pensaba que era una imposibilidad teórica.

    Los investigadores pudieron formar uniones de túnel a macroescala basadas en una sola capa de diodos moleculares. El número de moléculas que conducen corriente en esas uniones cambia con la polaridad de polarización, multiplicando así la relación de rectificación intrínseca de una molécula individual para el sesgo directo por tres órdenes de magnitud. Su método superó los 10 3 limitación, dando como resultado una relación de rectificación récord de 6,3 x 10 5 .

    "Superó ese límite impuesto por la teoría. Definitivamente, ahora tiene un diodo molecular que responde de manera comparable a los diodos basados ​​en silicio, "dijo del Barco, un físico que interpretó los datos y realizó el modelado teórico que explicó cómo funciona. "Hace que algo que era solo ciencia se convierta en una posibilidad comercial".

    No es probable que el avance reemplace los diodos de silicio, pero eventualmente podría provocar el uso de diodos moleculares para aplicaciones que los diodos de silicio no pueden manejar. Y diodos moleculares que se puede producir en un laboratorio de química, sería más barato y más fácil de fabricar que los diodos estándar.


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