La capacidad de ensamblar bloques de construcción electrónicos que consisten en moléculas individuales es un objetivo importante en nanotecnología. Un grupo de investigación interdisciplinario de la Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) está ahora significativamente más cerca de lograr este objetivo. El equipo de investigadores encabezado por la Prof.Dr. Sabine Maier, El Prof. Dr. Milan Kivala y el Prof. Dr. Andreas Görling han ensamblado y probado con éxito conductores y redes compuestas por conductores individuales, Moléculas de bloques de construcción recientemente desarrolladas. Estos podrían servir en el futuro como base de componentes para sistemas optoelectrónicos, como pantallas planas flexibles o sensores. Los investigadores de la FAU han publicado sus resultados en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Las técnicas litográficas en las que se cortan las estructuras necesarias a partir de bloques existentes se emplean principalmente en la actualidad para producir componentes micro y nanoelectrónicos. 'Esto no es diferente a cómo un escultor crea un objeto a partir de material existente cortando lo que no necesita. El tamaño de estas estructuras lo determina la calidad del material y nuestras habilidades mecánicas. ', explica la Prof. Dra. Sabine Maier de la Cátedra de Física Experimental. "Ahora tenemos algo así como un conjunto de ladrillos de Lego para usar en el campo nanoelectrónico; esto nos permite fabricar los objetos requeridos 'de abajo hacia arriba', en otras palabras, partimos de la base y colocamos las pequeñas unidades una encima de la otra ".
Los investigadores ahora pueden usar estos bloques de construcción para producir las estructuras unidimensionales más pequeñas (conductores) y estructuras bidimensionales (redes) en condiciones controladas con precisión. Las estructuras se caracterizan por su extrema regularidad sin fallas estructurales. Las estructuras impecables de este tipo son esenciales para producir componentes nanoelectrónicos minúsculos con diversas propiedades.
La base de estos semiconductores orgánicos sintéticos, por así decirlo, los ladrillos de Lego, se sintetizó en el Instituto de Química Orgánica de FAU. 'Nuestro bloque de construcción básico es un triángulo que consta de 21 átomos de carbono con un átomo de nitrógeno en su centro, ya sea con hidrógeno, yodo o bromo depositado en las esquinas dependiendo de la estructura deseada ', aclara el Prof.Dr. Milan Kivala de la Cátedra de Química Orgánica I. Los investigadores de la FAU unen las moléculas correspondientes a una superficie portadora hecha de oro y luego se calienta a 150 - 270 ° C. Este proceso forma inicialmente hexágonos o cadenas. Cuando las muestras alcancen una temperatura de 270 ° C, los bloques de construcción moleculares se forman químicamente unidos, mallas planas y en forma de panal que son similares en estructura a la del grafeno, material ganador del Premio Nobel.
El grupo de investigación ya ha logrado determinar una de las principales propiedades eléctricas:la llamada "banda prohibida". 'Hemos establecido que la banda prohibida de las estructuras bidimensionales es más pequeña que la de las disposiciones unidimensionales de los mismos bloques de construcción moleculares, ', añade el Prof. Dr. Andreas Görling de la Cátedra de Química Teórica. "Estos conocimientos nos ayudarán en el futuro a predecir las propiedades de estas estructuras y ajustarlas a los valores deseados para aplicaciones optoelectrónicas específicas".
Esta investigación ha abierto la posibilidad de fabricar componentes nanoelectrónicos cada vez más pequeños. Las técnicas litográficas actuales utilizadas en la producción comercial de microchips solo pueden crear estructuras de más de 14 nanómetros. Los conductores generados en Erlangen son solo un poco más anchos que un nanómetro y, por lo tanto, unas cincuenta mil veces más delgados que un cabello humano. Sin embargo, son necesarios varios desarrollos adicionales antes de que puedan utilizarse en aplicaciones tecnológicas. Por ejemplo, todavía es necesario encontrar un material de soporte no conductor de electricidad adecuado.
