Conjugación y superposición:
La columna vertebral de un cable molecular consta de dobles enlaces conjugados o anillos aromáticos que facilitan el transporte de carga. El grado de conjugación y el grado de superposición orbital entre monómeros adyacentes juegan un papel importante en la determinación de la conductancia del cable. Una superposición continua y eficiente de orbitales π a lo largo de la columna vertebral molecular promueve una deslocalización efectiva de los electrones, lo que conduce a una mayor conductancia.
Efectos de resonancia:
La secuencia de monómeros puede introducir efectos de resonancia dentro del cable molecular, que pueden modular la conductancia. La resonancia ocurre cuando se pueden dibujar múltiples estructuras de Lewis equivalentes para una molécula. Estas estructuras de resonancia contribuyen a la estructura electrónica general del cable, influyendo en la distribución de carga y los niveles de energía. Ciertas secuencias de monómeros pueden estabilizar estructuras de resonancia particulares, lo que lleva a una conductancia mejorada o disminuida.
Banda prohibida y brecha HOMO-LUMO:
La banda prohibida, o la diferencia de energía entre el orbital molecular ocupado más alto (HOMO) y el orbital molecular desocupado más bajo (LUMO), determina la facilidad con la que los electrones pueden moverse a través del cable molecular. Una brecha HOMO-LUMO más pequeña indica una barrera de energía más baja para el transporte de electrones, lo que resulta en una conductancia más alta. La secuencia de monómeros puede alterar los niveles de energía del HOMO y LUMO, afectando directamente a la banda prohibida y, en consecuencia, a la conductancia.
Rigidez estructural y efectos conformacionales:
La secuencia de monómeros puede influir en la rigidez o flexibilidad general del cable molecular. Las estructuras moleculares rígidas facilitan un mejor transporte de carga debido a cambios conformacionales reducidos y una superposición orbital mejorada. Por otro lado, los cables flexibles pueden experimentar cambios conformacionales que interrumpen la superposición eficiente de los orbitales π, lo que lleva a una menor conductancia.
Interacciones entre monómeros:
Las interacciones específicas entre monómeros adyacentes pueden afectar la conductancia del cable molecular. Interacciones como enlaces de hidrógeno, fuerzas electrostáticas o impedimento estérico pueden alterar la geometría molecular, la distribución de carga y la conjugación dentro del cable. Estas interacciones pueden mejorar o disminuir la conductancia dependiendo de su naturaleza y fuerza.
Dopaje y Funcionalización:
El dopaje, o la introducción intencionada de átomos o grupos funcionales específicos en la secuencia de monómeros, puede modificar significativamente la conductancia de los cables moleculares. El dopaje puede alterar la concentración del portador de carga, modificar los niveles de energía o introducir vías de conjugación adicionales dentro del cable, influyendo así en su conductividad general.
En resumen, la secuencia de monómeros en los cables moleculares juega un papel crucial en la determinación de la conductancia de estos dispositivos a nanoescala. Factores como la conjugación, los efectos de resonancia, la banda prohibida, la rigidez estructural, las interacciones entre monómeros y el dopaje se pueden adaptar mediante una cuidadosa selección y disposición de los monómeros para lograr las propiedades eléctricas deseadas en aplicaciones de electrónica molecular.
