Esquema del fenómeno:luz, que golpea las películas de nanoclusters, promueve el flujo de carga entre los dos electrodos. Crédito:Galchenko / Klinke:Universidad de Hamburgo / Universidad de Swansea
Los diminutos nanoclusters de átomos metálicos, como el oro y la plata, tienen propiedades que significan que pueden usarse como semiconductores, ha descubierto un equipo de investigación conjunto Swansea-Hamburgo.
El hallazgo abre la puerta a una amplia gama de posibles nuevas aplicaciones, desde pantallas de teléfonos y pantallas más planas hasta tecnología portátil.
Los semiconductores están en el corazón de la electrónica moderna. Entre sus muchos usos se encuentran en dispositivos de visualización para teléfonos móviles y televisores, detectores de luz, y células solares para proporcionar energía.
Los dos tipos principales de semiconductores basados en partículas que ya se utilizan son los puntos cuánticos coloidales y los semiconductores orgánicos. Estos materiales están a nanoescala. Su pequeño tamaño significa que están sujetos a un fenómeno conocido como confinamiento cuántico, lo que provoca cambios en sus propiedades ópticas y electrónicas. Estos cambios los hacen adecuados para las aplicaciones previstas.
Los nanoclusters metálicos combinan aspectos de estos dos otros materiales. Como puntos cuánticos coloidales, son muy estables. Como semiconductores orgánicos, son atómicamente precisos, o molecular, que contiene un número específico de átomos en su núcleo metálico.
Sin embargo, a pesar de contener todos los ingredientes adecuados, Nunca antes se había demostrado que los nanoclusters metálicos mostraran propiedades semiconductoras.
Aquí es donde el equipo Swansea-Hamburgo hizo el gran avance.
El equipo ideó una forma de hacer películas de nanoclusters que constan de 25 átomos de oro (Au25). Luego observaron que los nanoclusters mostraban propiedades semiconductoras. Específicamente, observaron efecto de campo y fotoconductividad en fototransistores hechos de estas películas. Estas propiedades únicas son el sello distintivo de todos los materiales semiconductores.
El equipo está formado por investigadores del departamento de química de la Universidad de Swansea y de la Universidad de Hamburgo en Alemania.
El profesor Christian Klinke del departamento de química de la Universidad de Swansea explicó las posibles aplicaciones de este hallazgo:
Modelo de los racimos de oro atómicamente precisos con 25 átomos de oro y moléculas de ligando estabilizador. Crédito:Galchenko / Klinke:Universidad de Hamburgo / Universidad de Swansea
"El descubrimiento de propiedades semiconductoras en nanoclusores metálicos podría allanar el camino para una variedad de nuevas aplicaciones, desde transistores de efecto de campo y fotodetectores hasta diodos emisores de luz y células solares.
Estos dispositivos podrían fabricarse sobre bases flexibles. Muchos nanoclusters metálicos, incluidos los que investigamos en este informe, tener una estabilidad casi infinita, lo que podría hacerlos adecuados para aplicaciones de impresión por inyección de tinta.
Necesitamos aprovechar este hallazgo y perfeccionar aún más la técnica. Pero este descubrimiento señala el camino a seguir. Demuestra que podemos usar nanoclusters metálicos para producir películas semiconductoras de alta calidad que son fáciles de ensamblar ".
Otros investigadores del equipo explicaron otras aplicaciones potenciales:
El Dr. Andrés Black de la Universidad de Hamburgo dijo:
"La afinidad del núcleo metálico con diferentes funcionalidades moleculares podría convertirlos en sensores de gas altamente sensibles"
Michael Galchenko, también de la Universidad de Hamburgo dijo:
"La integración con otros materiales de baja dimensión podría producir heteroestructuras con nuevas e interesantes funcionalidades".
Profesor Owen Guy, jefe del departamento de química de la Universidad de Swansea, dijo:
"Los semiconductores son un gran foco de nuestro trabajo aquí en Swansea, tanto en nuestro departamento de química como en nuestro Centro de NanoSalud. El trabajo de Christian es muy emocionante para los materiales semiconductores de próxima generación, un área en la que la Universidad de Swansea está liderando la actividad. con nuestros socios de la industria.
Estos hallazgos, gracias a nuestros estrechos vínculos con Hamburgo, son un importante paso adelante en el campo. Muestra que para la investigación, en cuanto a la enseñanza, nuestro departamento de química está a la vanguardia ".
Los hallazgos fueron publicados en la revista, Materiales avanzados .
