Un equipo de científicos de la Universidad Federal de Siberia (SibFU), junto con colegas extranjeros, describió las propiedades estructurales y físicas de un grupo de materiales bidimensionales basados ​​en moléculas policíclicas llamadas circulenos. La posibilidad de un diseño flexible y las propiedades variables de estos materiales los hacen adecuados para la nanoelectrónica. Los resultados se publican en el Revista de química física C .

Los circulenos son moléculas orgánicas que constan de varios ciclos de hidrocarburos que forman una estructura similar a una flor. Su alta estabilidad, simetricidad, y sus propiedades ópticas los hacen de especial interés para la nanoelectrónica, especialmente para las células solares y los LED orgánicos. La molécula de tetraoxa [8] circuleno más estable y estudiada podría potencialmente polimerizarse en nanocintas y láminas similares al grafeno. Los autores han publicado los resultados de las simulaciones que prueban esta posibilidad. También describieron las propiedades y la estructura de los materiales propuestos.

"Con un solo bloque de construcción, una molécula de tetraoxa [8] circulene, podemos crear un material con propiedades similares a las del silicio (un semiconductor usado tradicionalmente en electrónica) o al grafeno (un semimetal) dependiendo de los parámetros de síntesis. Sin embargo, los materiales propuestos tienen algunas ventajas. La movilidad del portador de carga es aproximadamente 10 veces mayor en comparación con el silicio, por lo tanto, uno podría esperar una conductividad más alta, "dice el autor principal del estudio Artem Kuklin, investigador asociado en el departamento de física teórica de la Universidad Federal de Siberia.

Después de determinar las geometrías de equilibrio y probar su estabilidad, los científicos descubrieron varios polímeros estables basados ​​en tetraoxa [8] circulene. La diferencia entre ellos estaba en el tipo de acoplamiento entre las moléculas, lo que resultó en diferentes propiedades. Los polímeros demuestran una alta movilidad de portadores de carga. Esta propiedad se analizó ajustando las zonas de energía cerca de la banda prohibida, un parámetro representado por la separación de los estados electrónicos vacíos y ocupados. Las propiedades mecánicas demuestran que los nuevos materiales son entre 1,5 y tres veces más elásticos que el grafeno. Los autores también informan los estados topológicos en uno de los polímeros causados ​​por el acoplamiento espín-órbita, lo cual no es típico de los materiales basados ​​en elementos ligeros. Los materiales son aislantes en su mayor parte, pero puede conducir electricidad en la superficie (bordes).

"Las nanoestructuras propuestas poseen propiedades útiles y pueden usarse en la producción de tamices iónicos y para elementos de dispositivos nanoelectrónicos. Además, planeamos modificar nuestros compuestos con adatoms metálicos para estudiar sus propiedades magnéticas y catalíticas. También nos gustaría encontrar un grupo de investigación que pudiera sintetizar estos materiales, "concluye Artem Kuklin.