Un equipo internacional de investigadores dirigido por la Universidad de Berna y el Laboratorio Nacional de Física NPL, por sus siglas en inglés ha revelado una nueva forma de ajustar la funcionalidad de los dispositivos electrónicos moleculares de próxima generación que usan grafeno. Los resultados podrían explotarse para desarrollar más pequeños, más altos-dispositivos de alto rendimiento para su uso en una variedad de aplicaciones que incluyen detección molecular, electrónica flexible y almacenamiento y conversión de energía, así como configuraciones de medición robustas para estándares de resistencia.
El campo de la electrónica molecular a nanoescala tiene como objetivo explotar moléculas individuales como bloques de construcción para dispositivos electrónicos, mejorar la funcionalidad y permitir a los desarrolladores alcanzar un nivel sin precedentes de miniaturización y control de dispositivos. El principal obstáculo que obstaculiza el progreso en este campo es la ausencia decontactos estables entre las moléculas y los metales utilizados que pueden funcionar a temperatura ambiente y proporcionar resultados reproducibles. El grafeno posee no solo una excelente estabilidad mecánica, sino también propiedades conductivas electrónicas y térmicas excepcionalmente altas, lo que hace que el material 2D emergente sea muy atractivo para una gama de posiblesaplicaciones en electrónica molecular.
Un equipo de experimentadores de la Universidad de Berna y teóricos de NPL Reino Unido y la Universidad del País Vasco UPV / EHU, España, con la ayuda de colaboradores de la Universidad de Chuo Japón, han demostrado la estabilidad dedispositivos electrónicos moleculares basados en grafeno multicapa hasta el límite de una sola molécula. Los hallazgos, publicados en la revista Science Advances, representan un cambio importante en el desarrollo de la electrónica molecular basada en grafeno, con las propiedades reproducibles de los contactos covalentes entre moléculasy grafeno incluso a temperatura ambiente superando las limitaciones de las tecnologías actuales basadas en metales de acuñación.
Conexión de moléculas individuales
La adsorción de moléculas específicas en dispositivos electrónicos basados en grafeno permite ajustar la funcionalidad del dispositivo, principalmente modificando su resistencia eléctrica. Sin embargo, es difícil relacionar las propiedades generales del dispositivo con las propiedades de las moléculas individuales adsorbidas, ya que las cantidades promedio no pueden identificarposiblemente grandes variaciones en la superficie del grafeno.
El Dr. Alexander Rudnev y el Dr. Veerabhadrarao Kaliginedi, del Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de Berna, realizaron mediciones de la corriente eléctrica que fluye a través de moléculas individuales unidas a electrodos de grafeno o grafeno de varias capas utilizando una técnica experimental única de bajo ruido, lo que les permitió resolver estas variaciones de molécula a molécula. Guiados por los cálculos teóricos del Dr. Ivan Rungger NPL y el Dr. Andrea Droghetti UPV / EHU, demostraron que las variaciones en la superficie del grafito son muy pequeñas y queLa naturaleza del contacto químico de una molécula con la capa superior de grafeno dicta la funcionalidad de los dispositivos electrónicos de molécula única.
"Descubrimos que al diseñar cuidadosamente el contacto químico de las moléculas con los materiales a base de grafeno, podemos ajustar su funcionalidad", dijo el Dr. Rungger. "Nuestros diodos de una sola molécula mostraron que la dirección de rectificación de la corriente eléctrica se puede cambiar de hecho porcambiando la naturaleza del contacto químico de cada molécula ", agregó el Dr. Rudnev.
"Confiamos en que nuestros hallazgos representan un paso significativo hacia la explotación práctica de dispositivos electrónicos moleculares, y esperamos un cambio significativo en la dirección del campo de investigación siguiendo nuestro camino de unión química estable a temperatura ambiente", resumió el Dr. Kaliginedi.los hallazgos también ayudarán a los investigadores que trabajan en la investigación de electrocatálisis y conversión de energía a diseñar interfaces de grafeno / molécula en sus sistemas experimentales para mejorar la eficiencia del catalizador o dispositivo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Berna . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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