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Unidad de Cultura Científica

Los futuros cables moleculares podrían estar basados en polímeros MMX

28/05/2018
Imagen gráfica de una cadena de polímero donde se mide la corriente eléctrica. La parte más clara corresponde a un electrodo de oro del cual sale la cadena de polímero MMX. Para medir la corriente se usa como segundo electrodo una punta metalizada de microscopía de fuerzas atómicas. | UAM

Un trabajo liderado desde la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) postula las cadenas de polímeros metal-orgánicos como candidatas a futuros cables moleculares. Los resultados, publicados en Advanced Materials, ponen de relieve el papel que juegan los defectos en las propiedades de transporte de cables unidimensionales y su importancia para la electrónica molecular.

Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), el Instituto de Física de la Materia Condensada (IFIMAC) y el IMDEA Nanociencia han conseguido aislar y medir la resistencia eléctrica de cadenas individuales de un polímero metal-orgánico. El trabajo demuestra que dichas cadenas se pueden preparar fácilmente desde los precursores en fase líquida y que la corriente medida a través de las mismas sobrepasa las del resto de cables moleculares conocidos hasta la fecha.

Los cables moleculares son componentes esenciales para la futura nanoelectrónica. Sin embargo, la preparación de moléculas individuales capaces de conducir corriente eléctrica a largas distancias representa todavía un gran desafío.

“Lo que hemos conseguido en la UAM es, en primer lugar, preparar de forma sencilla fibras y cadenas individuales, que tienen aproximadamente 1 nanómetro de diámetro, de polímeros metal-orgánicos MMX, consistentes en secuencias quasi-unidimensionales de átomos de haluros (X) que unen subunidades basadas en dos iones metálicos (MM) conectados por ligandos orgánicos, obteniéndolas de forma directa desde fase líquida. Y en segundo lugar, medir sus propiedades de conducción eléctrica hasta distancias superiores a 250 nanómetros, lo que supone las mayores distancias para las que se ha medido corriente en cables moleculares al nivel de molécula individual”, explican los autores del trabajo.

Como parte del trabajo, publicado en Advanced Materials, los investigadores cuantificaron la resistencia eléctrica a lo largo de una cadena formada por tan solo una o dos moléculas, observando una dependencia exponencial de la misma.

“Los cálculos teóricos basados en su estructura de bandas predicen una conductancia eléctrica todavía más alta que la medida experimentalmente. Pero la realidad es que durante la formación de las cadenas se originan defectos estructurales”, detallan los investigadores.

Los cálculos teóricos del trabajo –que incluyen dichos defectos, principalmente vacantes de átomos de iodo a través de los cuales tiene que circular la corriente– reproducen el comportamiento exponencial observado, que se atribuye a localización de Anderson (una mayor dificultad en el movimiento de los electrones debido a la interferencia que producen los defectos).


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Referencia bibliográfica:

Pablo Ares, Pilar Amo-Ochoa, José M. Soler, Juan José Palacios, Julio Gómez-Herrero y Félix Zamora. High Electrical Conductivity of Single Metal–Organic Chains. Advanced Materials. DOI: 10.1002/adma.201705645

 

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