Investigadores de la Universidad de Osaka sintetizaron cables moleculares retorcidos de solo una molécula de espesor que pueden conducir electricidad con menos resistencia en comparación con dispositivos anteriores. Este trabajo puede dar lugar a dispositivos electrónicos a base de carbono que requieran menos materiales tóxicos o métodos de procesamiento rigurosos.

Conductores orgánicos, que son materiales a base de carbono que pueden conducir electricidad, son una nueva tecnología emocionante. En comparación con la electrónica de silicio convencional, los conductores orgánicos se pueden sintetizar más fácilmente, e incluso se puede convertir en cables moleculares. Sin embargo, estas estructuras sufren de conductividad eléctrica reducida, lo que evita que se utilicen en dispositivos de consumo. Ahora, un equipo de investigadores del Instituto de Investigación Científica e Industrial y la Escuela de Graduados en Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de Osaka ha desarrollado un nuevo tipo de alambre molecular hecho de moléculas de oligotiofeno con torsiones periódicas que pueden transportar corriente eléctrica con menos resistencia.

Los alambres moleculares están compuestos por moléculas largas a escala de varios nanómetros que tienen enlaces químicos simples y dobles alternos. Orbitales, que son estados que los electrones pueden ocupar alrededor de un átomo o molécula, puede localizarse o extenderse en el espacio. En este caso, los orbitales pi de los átomos individuales se superponen para formar grandes "islas" entre las que los electrones pueden saltar. Debido a que los electrones pueden saltar de manera más eficiente entre niveles cercanos en energía, las fluctuaciones en la cadena del polímero pueden crear barreras energéticas. "La movilidad de las cargas, y por lo tanto la conductividad general del alambre molecular, se puede mejorar si se puede mejorar la movilidad de la carga suprimiendo tales fluctuaciones, "dice el primer autor Yutaka Ie.

La superposición de los orbitales pi es muy sensible a la rotación de la molécula. Los segmentos adyacentes de la molécula que están alineados en el mismo plano forman un gran sitio de salto. Añadiendo giros a la cadena a propósito, la molécula se divide en sitios del tamaño de un nanómetro, pero debido a que están cerca en energía, los electrones pueden saltar fácilmente entre ellos. Esto se logró insertando un 3, 3'-dihexil-2, Unidad de 2'-bitiofeno después de cada tramo de 6 u 8 unidades de oligotiofeno.

El equipo descubrió que en general, la creación de islas más pequeñas que están más cerca en energía maximizó la conductividad. También midieron cómo la temperatura afecta la conductividad, y demostró que de hecho se basaba en el salto de electrones. "Nuestro trabajo es aplicable a cables de una sola molécula, así como la electrónica orgánica en general, ", dice el autor principal Yoshikazu Tada. Esta investigación puede conducir a mejoras en la conductividad que permitirán que los nanocables se incorporen a una amplia gama de componentes electrónicos, como tabletas o computadoras.