Los investigadores han descubierto cómo controlar las moléculas adheridas al grafeno, allanando el camino para pequeños sensores y dispositivos biológicos para almacenar información.

El grafeno es un material hecho de una sola hoja de átomos de carbono en una disposición de panal. Debido a su conductividad eléctrica única, el grafeno tiene el potencial de ser una base para dispositivos electrónicos que solo miden nanómetros (mil millonésimas de metro) de tamaño.

Con el fin de ajustar las hojas de grafeno para que sean útiles en diferentes situaciones, otras moléculas orgánicas están unidas a la hoja, y estas moléculas deben interactuar con la hoja de grafeno de formas predecibles.

Por ejemplo, si se pudiera controlar la carga eléctrica de las moléculas, entonces podrían usarse como "interruptores" moleculares. Los interruptores son importantes en los dispositivos electrónicos que almacenan información, como discos duros, donde la secuencia de posiciones de 'encendido' o 'apagado' del interruptor codifica información, de manera similar a los 1 y 0 de la información digital.

Los investigadores han experimentado con moléculas individuales en láminas de grafeno, pero ha sido difícil interpretar los resultados y por tanto diseñar dispositivos que aprovechen las interacciones entre las láminas y las moléculas.

Ahora, un equipo dirigido por el profesor Mike Crommie de la Universidad de California, Berkeley e investigadores incluidos del Imperial College de Londres han descubierto cómo controlar una propiedad, el estado de carga, de moléculas orgánicas individuales adheridas a láminas de grafeno.

Sus resultados se publican hoy en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

Interruptor ultrapequeño

El equipo colocó una molécula de tetrafluorotetracianoquinodimetano (F4-TCNQ) en una hoja de grafeno y aumentó la densidad electrónica del grafeno utilizando un campo eléctrico. Usando técnicas llamadas espectroscopía de túnel de barrido y microscopía de fuerza atómica, encontraron que el grafeno dona algunos de sus electrones a la molécula orgánica F4-TCNQ, cambiando su estado de carga de una manera predecible.

Esta información podría permitir a los científicos diseñar pequeños dispositivos electrónicos basados ​​en grafeno. Dr. Johannes Lischner, del Departamento de Materiales de Imperial, ayudó a desarrollar parte de la teoría detrás del sistema. Dijo:"Una molécula con un estado de carga controlable puede actuar como un interruptor ultrapequeño, que es un componente fundamental de los dispositivos electrónicos.

"Tal interruptor podría usarse para almacenar información, de forma similar a la memoria flash utilizada en memorias USB. Alternativamente, en un sensor biológico, en teoría, podría usar moléculas intercambiables para ayudar a detectar la presencia de otras moléculas, como las células cancerosas ".

El equipo ahora está ampliando su método para investigar pares de moléculas y conjuntos de pequeñas cantidades de moléculas en láminas de grafeno. además de buscar formas de anclar moléculas individuales al grafeno para simplificar la fabricación de nuevos dispositivos.