Desde hace bastante tiempo, los investigadores han podido producir estructuras a partir de átomos individuales. Uno de los primeros ejemplos fue presentado por DM Eigler y EK Schweizer en 1990 Naturaleza : se produjo un pequeño logotipo de IBM formado por unos pocos átomos de xenón con un microscopio de sonda de barrido. Pero incluso hoy, casi 30 años después, todavía estamos muy lejos de fabricar nanoestructuras directamente de moléculas complejas. Aunque las moléculas son mucho más grandes quelos átomos son mucho más difíciles de controlar. "Con los átomos, la orientación no es importante. Pero las moléculas tienen una forma específica. Por ejemplo, la orientación en la que se adhieren a una superficie o a la punta del microscopio es importante".dice el profesor Stefan Tautz, director del instituto en Forschungszentrum Jülich.
en la revista revisada por pares Naturaleza , el grupo encabezado por el Dr. Ruslan Temirov en el instituto de Tautz ahora presenta un nuevo experimento innovador en el que orientaron con éxito una molécula de PTCDA en forma de plaquetas, que está estructuralmente relacionada con el grafeno, según lo deseado. Para ello, los investigadores utilizaron elpunta de un microscopio de sonda de barrido para unir dos átomos de plata a los bordes de la molécula, que luego levantaron hasta que se puso de pie sobre la pequeña "plataforma de plata".
"Hasta ahora, se suponía que la molécula volvería a su posición preferida y se acostaría sobre la superficie. Pero ese no es el caso. La molécula es sorprendentemente estable en la orientación vertical. Incluso cuando la empujamos con elpunta del microscopio, no se cae; simplemente vuelve a oscilar. Solo podemos especular sobre la razón de esto ", dice el Dr. Taner Esat, primer autor del estudio.
El trabajo es un paso importante en el desarrollo de nuevas técnicas de producción con moléculas individuales. A lo largo de la historia, los humanos han aprendido a controlar el mundo a escalas cada vez más pequeñas. El objetivo final es poder fabricar moléculas moleculares arbitrariasarquitecturas. Esto implicaría ensamblar nanoestructuras directamente de moléculas individuales, un poco como Lego. El potencial de la aplicación sería ilimitado. La nanoelectrónica, en particular, se beneficiaría de las posibilidades completamente nuevas de realizar funcionalidades básicas, como lógica, memoria, sensor ycircuitos amplificadores
"En el mundo macroscópico, los procesos de producción son muy sofisticados. En un nivel más pequeño, todavía no estamos tan avanzados. La naturaleza está muy por delante de nosotros allí", explica Stefan Tautz. En las células vivas, las moléculas se forman siguiendo el proceso de producción.mecanismo de autoensamblaje, de acuerdo con sus propiedades moleculares. Los investigadores del Instituto Peter Grünberg de Jülich PGI-3 tienen como objetivo ir más allá de este paradigma natural. Con su investigación, esperan ser pioneros en una tecnología de fabricación que no se limita a unos pocosestructuras predeterminadas, pero permitirá la creación esencialmente libre de estructuras en la nanoescala.
"Tome autos, computadoras y casas, por ejemplo. Debido a que la naturaleza no los crea espontáneamente, todas estas cosas tienen que ser ensambladas por nosotros, ya sea manualmente o usando máquinas. Y eso es exactamente lo que hemos hecho en elnivel de moléculas individuales en este experimento: con nuestras manos, produjimos una estructura metaestable artificial que además ofrece una cierta funcionalidad deseada ", dice Stefan Tautz.
Los investigadores ya utilizaron con éxito la molécula de pie como fuente de electrones que emite electrones individuales. La función de onda del electrón de este tipo de fuente de electrones está predeterminada por las propiedades químicas de la molécula. Dichas fuentes de electrones podrían usarse, por ejemplo,para aplicaciones en holografía, que utilizan el carácter ondulatorio de los electrones emitidos para obtener imágenes. Gracias a experimentos como este, los investigadores ahora anticipan una interacción productiva entre la fabricación de estructuras inusuales y nuevas funcionalidades.
Control manual y sondas para microscopios
El resultado actual de la investigación fue precedido por varios avances científicos. En los últimos años, por ejemplo, los investigadores de Jülich lograron extraer selectivamente moléculas individuales de agregados y capas. El grupo encabezado por el Dr. Ruslan Temirov también está trabajando para mejorar el contraste yresolución de microscopios utilizando átomos individuales y moléculas como sondas. Para este propósito, las moléculas individuales o los átomos se unen como un sensor a la punta del microscopio. Estos mejoran drásticamente la resolución con la que se pueden obtener imágenes de estructuras e incluso campos eléctricos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Forschungszentrum Juelich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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