Fig. 1:(Izquierda) Estructuras químicas de alambres moleculares completamente aislados derivados de oligotiofeno con escalas de longitud nanométrica. La figura superior muestra la conformación plana, mientras que la figura inferior muestra la forma retorcida. (Derecha) Resultados de las mediciones de conductancia de una sola molécula, en el que la conductividad se representa en función de la longitud del oligómero. El cruce del régimen de tunelización al régimen de salto ocurre en una longitud de cadena más corta en los nanocables planos debido a su conductividad incrementada.
Un equipo de la Universidad de Osaka ha creado nanocables de molécula única, completo con una capa de aislamiento, hasta 10 nanómetros de longitud. Cuando midieron las propiedades eléctricas de estos nanocables, Los investigadores encontraron que forzar las cadenas en forma de cinta a ser planas mejoró significativamente su conductividad en comparación con una conformación retorcida. Los hallazgos pueden permitir una nueva generación de dispositivos de alta tecnología económicos, incluyendo pantallas de teléfonos inteligentes y energía fotovoltaica.
Polímeros a base de carbono, que son largas cadenas moleculares hechas de unidades repetidas, se puede encontrar en todas partes, desde el caucho de las suelas de los zapatos hasta las proteínas que componen su cuerpo. Solíamos pensar que estas moléculas no podían conducir electricidad, pero todo eso cambió con el descubrimiento de polímeros conductores. Estos son un pequeño subconjunto de moléculas basadas en carbono que pueden actuar como pequeños cables debido a sus enlaces químicos simples y dobles alternos. también llamados enlaces conjugados. Dado que los conductores a base de carbono son mucho más fáciles y económicos de fabricar y personalizar que la electrónica convencional, han visto una rápida adopción en televisores OLED, pantallas de iPhone, y paneles solares, reduciendo drásticamente su coste.
Ahora, investigadores de la Universidad de Osaka han sintetizado cadenas de oligotiofeno de varias longitudes, con hasta 24 unidades repetidas. Esto significa que los nanocables individuales podrían tener hasta 10 nanómetros de longitud. Se necesitaba aislamiento de los cables para evitar corrientes entre cables, de modo que la conductividad intrínseca de una sola molécula pueda medirse con precisión. Sobre la base de las reglas de la mecánica cuántica, los electrones en las moléculas se comportan más como ondas dispersas que como partículas localizadas. Los enlaces superpuestos en el oligotiofeno permiten que los electrones se extiendan por completo sobre la estructura del polímero, para que puedan atravesar fácilmente la molécula para crear una corriente eléctrica.
Este transporte de carga se puede producir de dos formas muy distintas. "En distancias cortas, los electrones dependen de su naturaleza ondulatoria para 'hacer un túnel' directamente a través de las barreras, pero a grandes distancias, van de un sitio a otro para llegar a su destino, El primer autor, el Dr. Yutaka Ie, explicó. El equipo de la Universidad de Osaka descubrió que cambiar la cadena de oligotiofeno de retorcida a plana conducía a una superposición mucho mayor de la columna vertebral conjugada del oligotiofeno, lo que a su vez significó una conductividad general mayor. Como resultado, el cruce de la conducción de túneles a la conducción de salto se llevó a cabo con cadenas planas en longitudes de cadena más cortas, en comparación con aquellos con la conformación retorcida.
Los investigadores creen que este trabajo puede abrir un mundo completamente nuevo de dispositivos. "Este estudio demuestra que nuestros nanocables aislados tienen el potencial de ser utilizados en la electrónica novedosa de" una sola molécula ", ", dijo el autor principal, el Dr. Yoshio Aso. El trabajo se publica en la Revista de letras de química física como "Oligotiofenos altamente planos y completamente aislados:efectos de la conjugación π en el transporte de carga por salto".
