Los científicos se enfrentan a una serie de barreras mientras intentan desarrollar circuitos de tamaño microscópico, incluyendo cómo controlar de manera confiable la corriente que fluye a través de un circuito que tiene el ancho de una sola molécula.

Alexander Shestopalov, profesor asistente de ingeniería química en la Universidad de Rochester, ha hecho precisamente eso, lo que nos acerca un paso más a los circuitos a nanoescala.

"Hasta ahora, Los científicos no han podido dirigir de manera confiable una carga de una molécula a otra, ", dijo Shestopalov." Pero eso es exactamente lo que tenemos que hacer cuando trabajamos con circuitos electrónicos que tienen una o dos moléculas delgadas ".

Shestopalov trabajó con un OLED (diodo emisor de luz orgánico) alimentado por un microscópicamente pequeño, circuito simple en el que conectó una hoja delgada de una molécula de material orgánico entre electrodos positivos y negativos. Publicaciones de investigación recientes han demostrado que es difícil controlar la corriente que viaja a través del circuito de un electrodo al otro en un circuito tan delgado. Como explica Shestopalov en un artículo publicado en la revista Interfaces de materiales avanzadas , la clave fue agregar un segundo, capa inerte de moléculas.

La capa inerte, o no reactiva, está formada por una cadena lineal de moléculas orgánicas. En la parte superior, una capa de moléculas aromáticas, o en forma de anillo, actúa como un cable que conduce la carga electrónica. La capa inerte, en efecto, actúa como la carcasa de plástico de los cables eléctricos al aislar y separar los cables activos del entorno circundante. Dado que la capa inferior no es capaz de reaccionar con la capa superpuesta, las propiedades electrónicas del componente se determinan únicamente dentro de la capa superior.

La disposición de dos capas también le dio a Shestopalov la capacidad de ajustar su control de la transferencia de carga. Al cambiar los grupos funcionales, unidades de átomos que reemplazan al hidrógeno en las moléculas y determinan la reactividad química característica de una molécula, podría afectar con mayor precisión la velocidad a la que la corriente se mueve entre los electrodos y la capa superior de moléculas orgánicas.

En dispositivos electrónicos moleculares, algunos grupos funcionales aceleran la transferencia de carga, mientras que otros lo ralentizan. Al incorporar la capa inerte de moléculas, Shestopalov pudo reducir cualquier interferencia con la capa superior y, como resultado, Logre la transferencia de carga precisa necesaria en un dispositivo cambiando el grupo funcional.

Por ejemplo, un OLED puede necesitar una transferencia de carga más rápida para mantener una luminiscencia específica, mientras que un dispositivo de inyección biomédica puede requerir una velocidad más lenta para procedimientos delicados o variables.

Si bien Shestopalov superó un obstáculo importante, Queda mucho trabajo por hacer antes de que los dispositivos electrónicos moleculares de dos capas se vuelvan prácticos. El siguiente obstáculo es la durabilidad.

"El sistema que desarrollamos se degrada rápidamente a altas temperaturas, ", dijo Shestopalov." Lo que necesitamos son dispositivos que duren años, y eso llevará tiempo lograrlo.