Para producir pequeños sensores o memorias electrónicas en el futuro, es fundamental poder disponer átomos metálicos individuales en una capa aislante. Los científicos de la Facultad de Química de la Universidad de Bielefeld ahora han demostrado que esto es posible a temperatura ambiente:las moléculas del acetato de molibdeno compuesto que contiene metal forman una estructura ordenada en la calcita aislante sin saltar a otras posiciones o girar. Sus hallazgos se han presentado en el Comunicaciones de la naturaleza diario. El trabajo se realizó en cooperación con investigadores de las universidades de Kaiserslautern, Lincoln (Reino Unido) y Mainz.

"Hasta ahora, Ha sido difícil colocar átomos de metal en una superficie aislante. Es más fácil en una superficie de metal, pero eso no es muy beneficioso para su uso en componentes electrónicos, "dice la profesora Dra. Angelika Kühnle, quien dirige el grupo de trabajo Química Física I de la Facultad de Química. "Eso es lo especial de nuestro estudio:hemos encontrado una manera de colocar los átomos de metal en los aislantes en una estructura enrejada". Los aislantes son materiales en los que los electrones no pueden moverse libremente y, por lo tanto, son muy malos conductores de electricidad.

La dificultad está en anclar de manera robusta los átomos de metal incluso a temperatura ambiente, sin que se atraigan entre sí, saltando a otras posiciones o girando. Hasta ahora, Los científicos han podido colocar pequeñas moléculas en aisladores a temperaturas muy bajas, pero a temperatura ambiente eran demasiado móviles. Las moléculas más grandes resolvieron el problema de la movilidad, pero rápidamente formaron grupos.

Para su investigación, Kühnle y su grupo de trabajo utilizaron acetato de molibdeno, un compuesto que contiene dos átomos cada uno del molibdeno metálico. El hecho de que este compuesto muestre propiedades estructurales interesantes sobre una superficie de oro había sido descubierto previamente por un equipo de investigación de la Universidad Técnica de Kaiserslautern. "Si ahora se aplica acetato de molibdeno a una superficie de calcita, las moléculas forman una estructura ordenada. Esto significa que los átomos de molibdeno también están dispuestos en una matriz ordenada, "dice el Dr. Simon Aeschlimann, quien realizó una investigación en el grupo de Kühnle y es el autor principal del estudio publicado. "Mediante diversos experimentos y simulaciones, pudimos demostrar que las moléculas de acetato de molibdeno no saltan ni giran, ni forman grupos. Están firmemente anclados en la superficie de la calcita ".

Los científicos realizaron los experimentos con la ayuda de un microscopio de fuerza atómica. "En microscopía de fuerza atómica, una pequeña aguja escanea la superficie de los materiales, como un tocadiscos, excepto que la aguja no toca la superficie directamente, pero es desviado por fuerzas atómicas. Esto luego crea una imagen de la estructura de la superficie, "dice Aeschlimann. Los científicos examinaron, por ejemplo, dónde se encuentran las moléculas de acetato de molibdeno en la superficie de la calcita y en qué dirección se alinean.

La estructura ordenada se crea porque las moléculas de acetato de molibdeno se alinean con precisión con la distribución de carga en la superficie de la calcita. La calcita se compone de bloques de construcción de calcio y carbonato que forman una estructura de celosía regular. "Cada molécula de acetato de molibdeno encaja solo en un lugar muy específico de la superficie de la calcita y, al mismo tiempo, no interactúa con sus moléculas vecinas de acetato de molibdeno. Eso significa que está firmemente anclada, "dice Kühnle.

Como científico dedicado a la investigación pura, Kühnle está interesado en la cuestión de cómo se forman las estructuras moleculares en superficies o interfaces. Pero los resultados también son relevantes para las aplicaciones electrónicas:si, por ejemplo, los metales magnéticos se pueden organizar de acuerdo con el mismo principio, esto podría usarse en nanotecnología para producir almacenamiento de datos, es decir. recuerdos que tienen sólo unas millonésimas de milímetro de tamaño. Otras posibles áreas de aplicación incluyen sensores ópticos o químicos.