La demanda de los consumidores empuja continuamente a la industria electrónica a diseñar dispositivos más pequeños. Ahora, los investigadores de A * STAR han utilizado un modelo teórico para evaluar el potencial de los cables eléctricos hechos de cadenas de polímeros que podrían ayudar con la miniaturización.

A medida que los circuitos integrados de silicio convencionales alcanzan su límite de tamaño inferior, Se requieren nuevos conceptos, como la electrónica molecular, el uso de componentes electrónicos formados por bloques de construcción moleculares. Shuo-Wang Yang en el Instituto A * STAR de Computación de Alto Rendimiento junto con sus colegas y colaboradores, están utilizando modelado por computadora para diseñar cables eléctricos hechos de cadenas de polímero.

"Ha sido un objetivo desde hace mucho tiempo fabricar cables moleculares conductores en sustratos tradicionales de semiconductores o aislantes para satisfacer la demanda actual de miniaturización en dispositivos electrónicos, "explica Yang.

Se ha retrasado el progreso en la identificación de moléculas que conducen la electricidad y se unen a los sustratos. "Las estructuras con grupos funcionales que facilitan una fuerte adsorción en la superficie suelen presentar una conductividad eléctrica deficiente, debido a que los operadores de carga tienden a ubicarse en estos grupos, " él añade.

El equipo de Yang aplicó la teoría funcional de la densidad a un enfoque de dos pasos para sintetizar cadenas de polímeros lineales en una superficie de silicio1, 2. "Esta teoría es el mejor método de simulación para descubrir el mecanismo detrás de las reacciones químicas a niveles atómicos y electrónicos. Puede usarse para predecir las vías de reacción para guiar a los investigadores, "dice Yang.

El primer paso es el crecimiento autoensamblado de monómeros individuales sobre la superficie del silicio. El equipo de Yang estudió varios monómeros potenciales, incluidos, más reciente, un alqueno1 sustituido con tiofeno y un anillo de benceno simétrico con tres alquinos unidos2. El segundo paso es la polimerización de los monómeros atados agregando un radical al sistema.

Según los cálculos, estos polímeros atados son semiconductores en su estado natural. "Introdujimos algunos agujeros, como defectos atómicos, a los cables para cambiar los niveles de Fermi y hacerlos conductores, "Yang explica.

Luego, el equipo estudió las estructuras de las bandas de electrones de cada componente antes y después del anclaje y la polimerización; encontrando poca transferencia de carga entre los cables moleculares y las superficies de silicio. "Los polímeros injertados en la superficie y los sustratos subyacentes parecen independientes entre sí, que es un modelo ideal de un cable molecular conductor sobre un sustrato semiconductor tradicional, "dice Yang.

"Nuestro hallazgo proporciona una guía teórica para la fabricación de cables moleculares ideales en superficies semiconductoras tradicionales, ", agrega. El equipo planea extender su trabajo para estudiar análogos 2D de estas cadenas de polímeros 1D que podrían funcionar como una capa metálica en dispositivos electrónicos moleculares.