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La investigación es prometedora para los circuitos a escala atómica

Hola, un placer verte por aquí. Te escribe Simón Sánchez y hoy hablaremos sobre La investigación es prometedora para los circuitos a escala atómica

A medida que los circuitos integrados se hacen más pequeños, más allá de la tecnología de proceso actual de 20 nm a 22 nm, se enfrentan cada vez más a peculiaridades de la mecánica cuántica, como los túneles electrónicos y las fugas de corriente. Los diseñadores de chips e investigadores académicos persiguen principalmente el próximo umbral nano, adhiriéndose a la Hoja de ruta tecnológica internacional para semiconductores (ITRS), utilizando todo tipo de soluciones inteligentes para llegar allí. Sin embargo, otro segmento de investigadores ambiciosos eligió centrarse en rediseños fundamentales para crear circuitos a escala atómica. (A modo de comparación, recuerde que un nanómetro es 50.000 del ancho de un cabello y un átomo de silicio tiene 0,22 nanómetros de diámetro).

Una sola capa de moléculas orgánicas conecta los electrodos positivo y negativo en un OLED de unión molecular. (Gráficos de Alexander Shestopalov / Universidad de Rochester.)

Investigadores de la Universidad de Rochester y la Universidad de Duke han logrado un gran avance en este emocionante espacio mediante el uso de una interfaz molecular de dos capas para enviar una carga eléctrica a través de un circuito de una molécula. Su trabajo aparece en la edición de abril de la revista Advanced Material Interfaces.

Dirigido por Alexander Shestopalov, profesor asistente de ingeniería química en la Universidad de Rochester con un enfoque en la electrónica a nanoescala no convencional, el equipo utilizó una sola capa de moléculas orgánicas para conectar los electrodos positivos y negativos en una unión OLED. molecular (diodo emisor de luz orgánico).

Uno de los principales problemas que enfrentan los científicos al desarrollar circuitos a escala atómica es cómo controlar la corriente que fluye a través del circuito. Shestopalov respondió al desafío agregando una segunda capa inerte de moléculas. Esta capa inerte actúa como envoltura de plástico en los cables eléctricos que aísla los cables activos del entorno circundante.

«Hasta ahora, los científicos no han podido dirigir de manera confiable una carga de una molécula a otra», dijo Shestopalov en un informe. lanzamiento oficial. «Pero eso es exactamente lo que debemos hacer cuando trabajamos con circuitos electrónicos que tienen una o dos moléculas delgadas».

La capa inerte consta de una cadena microscópica de moléculas orgánicas. Encima de eso está la capa activa, una delgada hoja de una molécula de material orgánico. Siguiendo la analogía del cable, la capa superior conduce la carga mientras que la capa inerte inferior la aísla, reduciendo así la interferencia.

Shestopalov pudo controlar la corriente haciendo pequeños cambios en los grupos funcionales de moléculas orgánicas, usando algunos grupos funcionales para acelerar la transferencia de carga y otros para ralentizarla.

La capacidad de alterar el grupo funcional permite ajustar la carga para admitir varias aplicaciones. Por ejemplo, un OLED puede requerir una transferencia de carga más rápida para emitir algo de luminiscencia, mientras que un dispositivo de inyección biomédica puede requerir una velocidad más lenta para procedimientos delicados.

El resultado es un hito importante para los dispositivos electrónicos moleculares; sin embargo, todavía queda trabajo por hacer, especialmente en lo que respecta a la durabilidad.

«El sistema que desarrollamos se degrada rápidamente a altas temperaturas», dijo Shestopalov. «Lo que necesitamos son dispositivos que duren años y llevará tiempo construirlos».

Las aplicaciones de estos circuitos a nanoescala son numerosas, desde las células solares y otros sistemas fotovoltaicos hasta la administración de fármacos y la bioimagen, sin mencionar el potencial de la computación a escala atómica.

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