La creciente miniaturización en la electrónica dará como resultado componentes que consisten en solo unas pocas moléculas, o incluso una sola molécula. Se requieren pequeños cables para conectarlos a un circuito eléctrico en el nivel nano. Un equipo de investigación internacional de la Universidad de Kiel (CAU) y el Centro Internacional de Física Donostia en San Sebastián, España, ha desarrollado una molécula que integra un alambre con un diámetro de un solo átomo. Los científicos descubrieron que la corriente se puede regular a través de este cable molecular. Funciona como un interruptor de energía nano, y hace factible el uso de cables moleculares en componentes electrónicos a nanoescala. Los hallazgos del equipo de investigación aparecieron en la revista científica. Cartas de revisión física .

El cable producido por los científicos de Kiel y San Sebastián tiene solo dos enlaces atómicos de largo y un átomo de ancho. "Este es el cable molecular más simple imaginable, más delgado y mucho más corto no es posible, "explicó el físico de Kiel Torben Jasper-Tönnies, primer autor de la publicación. Para medir la corriente que fluye a través del nano alambre, Ambos extremos deben estar conectados a un electrodo metálico, como ocurre con los circuitos más grandes. Pero no hay clips de metal que sean lo suficientemente pequeños como para crear contactos eléctricos a escala nanométrica. "El contacto eléctrico de moléculas individuales en un nanocircuito es un problema que aún no se ha resuelto satisfactoriamente, y se discute ampliamente en la comunidad investigadora, "explicó Jasper-Tönnies, quien está escribiendo su tesis doctoral en el grupo de trabajo del profesor Richard Berndt.

Para habilitar un contacto eléctrico, los científicos desarrollaron un nuevo cable, que consta de una sola molécula. "Lo especial de nuestro cable es que podemos instalarlo en posición vertical sobre una superficie metálica. Esto significa que uno de los dos contactos necesarios ya está integrado en el cable, "explicó Jasper-Tönnies. Para lograrlo, los químicos involucrados utilizaron un enfoque del Centro de Investigación Colaborativa de Kiel (SFB) 677 "Función por conmutación". En la red de investigación interdisciplinaria, las plataformas moleculares se encuentran entre las áreas de interés. El cable está unido a dicha plataforma. Exhibe una alta conductancia, y se puede unir fácilmente a una superficie metálica como una ventosa:se realiza un contacto eléctrico.

Para el segundo contacto requerido, el equipo de investigación utilizó un microscopio de efecto túnel (STM). Con una punta de metal, se "siente" una muestra, y crea una imagen de su superficie en una escala de unos pocos nanómetros. De este modo, los átomos individuales se vuelven visibles. En sus experimentos, los investigadores de Kiel utilizaron una punta de metal particularmente fina para el STM, al final del cual había un solo átomo. De este modo, pudieron crear un contacto eléctrico con el segundo extremo del cable, cerrar el circuito, y medir la corriente. "A través de este contacto muy preciso a través de un solo átomo, obtuvimos datos particularmente buenos. Podemos replicar estos contactos, y los valores de corriente medidos difieren muy poco de un cable a otro, "dijo Jasper-Tönnies.

Durante sus mediciones, Los investigadores también encontraron que las fuerzas de la mecánica cuántica actúan entre la punta de metal del STM y el nanoalambre. Estos se pueden utilizar para doblar el cable mecánicamente. Si el cable está ligeramente doblado, la corriente se reduce. Sin embargo, si hay una curva fuerte, incrementa. "Doblando el alambre, pudimos encender o apagar la corriente. Aunque nuestro cable es tan simple, se comporta de una manera muy compleja - esto nos sorprendió, "explicó Jasper-Tönnies.

Los científicos creen que la inusual conductancia eléctrica del nanoalambre se debe a su estructura molecular. Esto está respaldado por cálculos realizados por el Dr. Aran García-Lekue y el profesor Thomas Frederiksen de San Sebastián. Como resultado de las fuerzas de la mecánica cuántica, los átomos individuales del cable forman nuevos enlaces químicos con el átomo en la punta de la sonda STM. Esto cambia la geometría de la molécula, y por tanto sus propiedades. "Las pequeñas diferencias geométricas pueden tener un efecto enorme. Por eso es importante poder establecer la geometría de una molécula y medirla con la mayor precisión posible, y lo logramos mediante el contacto preciso del nanoalambre y a través del Imágenes STM en resolución atómica, "dijo Jasper-Tönnies.